Explication of modulatory action to infringement information by insular cortex using optogenetics way

2019 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 18K17266
• Research Institution: Nihon University
• Principal Investigator: 武井 浩樹 日本大学, 歯学部, 助教 (50632543)
• Project Period (FY): 2018-04-01 – 2020-03-31
• Keywords: 痛み / 島皮質

Outline of Annual Research Achievements

歯や舌などの口腔領域の痛みは病気との関連を理解できない小児にとって精神的・肉体的に深い苦痛であり、精神発達に遅れを生じることがある。口腔内の痛みは三叉神経脊髄路核尾側亜核を経由し、視床を介して島皮質へと伝えられる。島皮質は他の皮質領域ならびに扁桃体や側坐核などの皮質外領域に投射する。また，口腔領域の侵害情報に対するトップダウンによる三叉神経脊髄路核尾側亜核 (SP5c)への修飾作用が考えられるが，ほとんど不明である。そこで島皮質から投射する出力先の神経核に注目し，島皮質の出力が各領域の神経活動にどのように修飾されているかを検証した。
生後4～5週齢のラットの島皮質直上の頭蓋骨を穿孔し、マイクロシリンジにてチャネルロドプシン2(ChR2)を発現させるadeno-associate virus(AAV)を微量注入してChR2-mCherry発現ラットを作製し実験に用いた。
同ラットから急性スライス標本を作製し，島皮質から投射するmCherry陽性線維がSP5cの表層部から認められた。Venus蛍光から同定される抑制性SP5cニューロンを同定し，本ニューロンからwhole-cell patch-clamp法にて，ChR2の活性化によって生じる光刺激誘発性のシナプス応答を記録した。これらの応答の大部分は興奮性応答であり，TTXならびに4-APの灌流による検討によって，これら応答はmonosynapse性であることが示された。興奮性ニューロンとされる椀傍核に投射するSP5cニューロンについても島皮質からの直接の投射が認められ，同様の結果を得ている。これらの結果は，島皮質がSP5cにおける種々のニューロンに影響し，修飾する可能性を示唆する。