2020 Fiscal Year Research-status Report
快・不快の味覚反応と相関のある活動を示し、さらにその反応を誘導する神経機構の解明
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19K06938
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| Research Institution | Tokyo Medical and Dental University |
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Principal Investigator |
田中 大介 東京医科歯科大学, 大学院医歯学総合研究科, 助教 (90456921)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 味覚 / 情動 / 感情 / 快 / 不快 / 透明化 / 光シート顕微鏡 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
快・不快経験そのものは主観的経験であるため科学的に検出することは困難であるが、摂食に伴う快・不快経験の強度と高い相関を示す快・不快の味覚反応(快・不快反応)は検出可能である。これを利用して、快・不快反応の神経基盤を解明することで、快・不快経験の理解を深めることができると考えられる。本年度は、味覚反応における不快反応と相関のある活動を示す神経細胞を脳全域に亘って単細胞レベルの解像度で同定するために、まず、学生と共に、昨年度構築した解析系をさらに改良し、活動した神経細胞の指標であるtdTomatoを発現する細胞(tdTomato陽性細胞)の数を、脳のほぼ全領域について半自動的にカウントできるシステムを構築した。これにより、脳内でどのような活動変化が起こっているのかを、全脳領域に亘って定量的に把握することが可能になった。このシステムを用いて、不快反応と相関のある活動を示す細胞が多い脳領域を探したところ、脳の吻側領域、すなわち前脳や間脳において、活動している細胞が特に多いことが明らかになった。また、前脳の特定の脳領域において、特に細胞が多かった。以上の結果より、不快反応と相関のある活動を示す神経細胞が特に多い脳領域を同定することができた。また、上記tdTomato陽性細胞とは別の指標を用いた過去の研究により不快反応と相関のある活動を示す細胞が多く見られた脳領域について、その因果的効果を化学遺伝学的手法で調べたところ、不快反応は誘導されなかったことから、当該細胞は不快反応を誘導するのに十分ではないことが示唆された。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本年度は、まず、昨年度構築した脳の透明化条件と光シート顕微鏡を用いた観察・記録・解析系を用いて、味覚反応における快反応および不快反応それぞれと相関のある活動を示す神経細胞を半球全域に亘って単細胞レベルの解像度で同定していく予定であった。予定通り、快反応と不快反応、それぞれと相関のある活動を示す細胞の観察と記録、解析を進めることができた。この探索実験にはArcマウスとc-fosマウスの両方を用いたが、最終的にc-fosマウスが期待通りの働き方をしたため、主にこちらを用いた。特に不快反応については十分な標本数も集まり、データ解析を半自動化できた。画像データは脳領域あたりのtdTomato陽性細胞数として数値化し、快反応および不快反応それぞれと相関のある活動を示す神経細胞の候補として同定することができた。その後、それら候補となった神経細胞を、化学遺伝学的手法を用いて人為的に活動させた時の不快反応への影響を調べるために、人工受容体hM3Dqを発現する配列をもつアデノ随伴ウイルスの定位的な注入方法や、clozapine N-oxide(CNO)の結合により神経活動を誘導した状態での行動実験の条件検討を進めることができた。さらに、大脳基底部にある前交連後脚介在核について、同様の方法で活動させた時の、不快反応に対する影響も予定通り調べることができた。
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| Strategy for Future Research Activity |
まず快反応について、本年度と同様の、脳の透明化条件と光シート顕微鏡を用いた観察・記録・解析系を用いて全脳解析を進め、相関のある活動を示す神経細胞を半球全域に亘って単細胞レベルの解像度で同定していく。ただし光シート顕微鏡を利用するためには東京から愛知県まで出張する必要があるため、COVIDの感染対応状況によってはその出張ができず、実験が遅れる可能性がある。その場合は計画している他の実験を優先的に進める。また、絶水状態と関係することが知られている神経細胞群を起点として機能的投射先探索にも着手する。具体的には、当該神経細胞群を化学遺伝学的手法によって人為的に活動させた時の快反応や摂水行動への影響を調べていく。また、当該神経細胞群の投射先を、化学遺伝学で用いる人工受容体hM3Dqに融合している赤色蛍光タンパク質mCherryの発現を利用して解剖学的に調べる。不快反応については、候補となった神経細胞を、化学遺伝学的手法を用いて人為的に活動させた時の不快反応および絶水時の摂水行動への影響を調べる。また、不快反応と神経活動の相関をより高い時間解像度で調べるために、可能であれば候補となった神経細胞のカルシウムイメージングに挑戦したい。
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| Causes of Carryover |
購入予定物品の価格が想定よりも少し安かったために、若干の差額が生じた。
差額分は翌年度の消耗品などに使用する予定である。
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