2019 Fiscal Year Research-status Report
痛覚刺激による注意干渉の回路メカニズム：マウス皮質イメージングを用いた解析
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18K06518
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| Research Institution | Niigata University |
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Principal Investigator |
菱田 竜一 新潟大学, 脳研究所, 准教授 (90313551)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 神経科学 / 脳・神経 / 生理学 / 可視化 / 認知科学 / 痛覚 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
１、注意緩衝領域として同定したマウス頭頂連合野と、視覚のコントラスト感受性に関する解析を麻酔下フラビンイメージングによって解析した。頭頂連合野から一次視覚野への抑制投射経路を皮質切断により遮断したマウスに異なるコントラストの視覚刺激を与え、視覚野応答を切断前後で比較した。興味深いことに、高コントラストの視覚刺激に対しては皮質の視覚応答が増強する一方、逆に低コントラストの視覚刺激に対しては抑制されるという現象を見いだし、頭頂連合野が視覚野の興奮・抑制バランスの制御に関与しているとの示唆を得た。この結果は、刺激強度の強い感覚刺激に対しては過剰な皮質応答を押さえ、強度の弱い刺激に対しては応答を底上げし、皮質回路において適切なダイナミックレンジ内に感覚応答を納めるべく頭頂連合野が機能していると解釈される。
２、２光子顕微鏡によるカルシーウムイメージングの結果を解析し、頭頂連合野が視覚野の細胞応答に及ぼす効果を調べた。４方位・８方向の線分刺激をマウスに提示し、一次視覚野の興奮性細胞および抑制性細胞が示す視覚応答を、コントロールマウス、頭頂連合野から一次視覚野への抑制投射経路を皮質切断により遮断した直後のマウス(急性遮断マウス)、遮断から３週間以上の回復期を経たマウス(慢性遮断マウス)の３群で比較した。方向選択性に対する効果を解析したところ、急性および慢性遮断マウスにおいて、方向選択性の低下が見られた。その時間的経過を解析したところ、急性遮断マウスと慢性遮断マウスで差異が見られた。急性遮断マウスでは、興奮の極初期での抑制が解除され、視覚野興奮性細胞の興奮性そのものが亢進していると解釈できた。一方、慢性遮断マウスでは、興奮の後半期での抑制が解除されており、方向選択性の生成メカニズムに抑制投射経路が関与しているとの示唆を得た。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
前年度末に研究代表者が所属する研究室の教授が定年退職を迎えた後、研究所が組織再編されることとなった。そのため、研究室の備品・薬品等の整理や移動の業務に膨大な時間がかかった。
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| Strategy for Future Research Activity |
１、皮質イメージングにより既に注意干渉関連領域として同定した頭頂連合野と、痛覚との関係を調べる。頭頂連合野を電気刺激等により機能亢進させた場合や、逆に皮質破壊などにより機能低下させたときの痛覚刺激に対する皮質応答の変化を解析する。さらに、その効果について、体性感覚刺激との比較も行い、注意干渉に対する痛覚の特異性について考察したい。
２、皮質イメージングにより同定された頭頂連合野が、行動解析においても注意干渉関連領域として痛覚に関与していることを示す。チャネルロドプシンによる機能亢進や皮質破壊による機能低下を頭頂連合野に行ったマウスで痛覚閾値を測定する。測定には、後肢足蹠への電気刺激に対する後肢逃避応答の測定や、von Frey フィラメントを足蹠に押しつけ同じく後肢逃避応答を測定するvon Frey法を用いる。
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| Causes of Carryover |
(理由) 前年度末に研究代表者が所属する研究室の教授が定年退職を迎えた後、研究所が組織再編されることとなった。そのため、研究室の備品・薬品等の整理や移動の業務に膨大な時間がかかった。そのため、研究の進展を遅らさざるを得なくなり、使用する予定であった研究費が未使用となったから。(使用計画) 頭頂連合野から痛覚に及ぼす作用を解析するために、皮質イメージングによる解析や行動解析で使用するマウスや試薬などの購入に使用する。
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[Journal Article] Acute spatial spread of NO-mediated potentiation during hindpaw ischaemia in mice.2019
Author(s)
Onishi T, Watanabe T, Sasaki M, Kamiya Y, Horie M, Tsukano H, Hishida R, Kohno T, Takebayashi H, Baba H, Shibuki K
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Journal Title
J Physiol.
Volume: 597
Pages: 3441-3455
DOI
Peer Reviewed / Open Access
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[Journal Article] Reciprocal connectivity between secondary auditory cortical field and amygdala in mice.2019
Author(s)
Tsukano H, Hou X, Horie M, Kitaura H, Nishio N, Hishida R, Takahashi K, Kakita A, Takebayashi H, Sugiyama S, Shibuki K
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Journal Title
Sci Rep.
Volume: 9
Pages: 19610
DOI
Open Access
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