2021 Fiscal Year Final Research Report

Mechanisms of insulocortical inhibitory synaptic transmission plasticity that regulates neuropathic pain

Research Project

PDF

Project/Area Number	19H03821
Research Category	Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
Allocation Type	Single-year Grants
Section	一般
Review Section	Basic Section 57010:Oral biological science-related
Research Institution	Nihon University
Principal Investigator	KOBAYASHI Masayuki 日本大学, 歯学部, 教授 (00300830)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	藤田智史日本大学, 歯学部, 教授 (00386096) 山本清文日本大学, 歯学部, 講師 (30609764) 中谷有香日本大学, 歯学部, 助教 (60781391)
Project Period (FY)	2019-04-01 – 2022-03-31
Keywords	島皮質 / 可塑性 / parvalbumin陽性ニューロン / 抑制性シナプス伝達 / オプトジェネティクス / 長期増強
Outline of Final Research Achievements	The insular cortex (IC), one of the regions of the cerebral cortex, integrates nociceptive information elicited in the orofacial organs. Trigeminal nerve injury induces plastic changes in the IC local circuit, which do not disappear even after the peripheral nerve recovers from the damage. This cortical plasticity has been considered to be one of causes of abnormal pain such as ectopic pain and hyperalgesia. The present study elucidated the neural mechanisms of the plasticity in inhibitory synaptic connections from parvalbumin-immunopositive neurons (PVNs) to pyramidal neurons in the IC. We found the protocol that induced long-term potentiation of unitary inhibitory postsynaptic currents. In addition, we demonstrated that selective activation of PVNs by an optogenetic approach reduced escape behaviors induced by heat stimulation to the whisker pad.
Free Research Field	神経生理学
Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements	本研究における島皮質におけるPV細胞と錐体細胞間の抑制性シナプス伝達の長期増強機構の解明は，今後の様々な疼痛モデルにおける高次脳研究を行う上で，重要な学術的基盤になると考えられる。また，島皮質PV細胞の選択的活性化による顔面痛からの回避行動の抑制は，島皮質が口腔顔面痛に対して促進的に作用するという仮説を直接的に証明した点で学術的意義は大きい。このように島皮質の神経活動を光刺激によって制御することで疼痛を抑制することが可能であり、将来的には口腔顔面領域の難治性の異常疼痛の治療に応用できることを示唆しており，歯科医療における疼痛制御に対する新たな治療戦略の構築に貢献するものである。