Elucidation of higher central nervous circuits involved in inducing of psychological stress responses using by real-time multiple fiber-photometry

2022 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 19K06954
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 46030:Function of nervous system-related
• Research Institution: Nagoya University
• Principal Investigator: Kataoka Naoya 名古屋大学, 医学系研究科, 特任講師 (20572423)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: 網羅的神経ネットワーク / 心理ストレス / イメージング / 交感神経反応

Outline of Final Research Achievements

We predicted that a number of brain sites located upstream of the prefrontal cortex form a complex neural network. We hypothesized that this neural network determines the intensity of psychological stress responses by regulating the balance of neural activities among the upstream sites. The mPFC is divided into the ventral part (vmPFC) that triggers stress responses and the dorsal part (dmPFC) that suppresses the stress responses. In this study, multi-fiber photometry was established to capture the activity balance of the neural networks involving the vmPFC and dmPFC. Using this technique, we succeeded in simultaneously measuring neural activities in six brain regions in vivo. In addition, simultaneous measurement of neural activity and peripheral stress responses was also conducted.

Free Research Field

神経生理学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

脳の情報処理メカニズムを解明するためには、多数のニューロン群の活動をin vivoで同時計測し、その活動変化を解析する必要がある。従来の神経活動の測定には、パッチクランプ法などが用いられてきたが、この方法では多数の神経細胞の活動をin vivoで同時計測するのは困難であった。また、生体反応は１－２カ所の神経活動だけで駆動されておらず、様々な脳領域同士が協調して生体恒常性を維持している。本研究を通じて、心の高次中枢ネットワークの一端と末梢生理反応の同時計測に成功したことから、将来的に我々が「ストレス」と呼ぶものの神経科学的実態を明らかにする技術的基盤ができた。