2019 Fiscal Year Research-status Report
"痛み"認知における,高次視床核を介した大脳皮質シンクロ活動の関与と除痛への応用
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19K10058
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| Research Institution | Kagoshima University |
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Principal Investigator |
倉本 恵梨子 鹿児島大学, 医歯学域歯学系, 助教 (60467470)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
大野 幸 鹿児島大学, 医歯学域鹿児島大学病院, 助教 (00535693)
後藤 哲哉 鹿児島大学, 医歯学域歯学系, 教授 (70253458)
柏谷 英樹 鹿児島大学, 医歯学域医学系, 講師 (70328376)
杉村 光隆 鹿児島大学, 医歯学域歯学系, 教授 (90244954)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 高次視床核 / 視床後核群 / 大脳皮質体性感覚野 / 島皮質 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
”痛み”を感じている人の脳では、視床、そして大脳皮質の体性感覚野と島皮質が、特に活発な活動を示す。体性感覚野が司る識別感覚と、島皮質で処理される不快感という、分割された2種類の情報が再び一つに統合されて、”痛み”の認知を生じると考えられているが、そのメカニズムは未だ不明である。本研究では、情報を統合するメカニズムとして、視床核の一つであるPosterior nuclei (PO, 視床後核群)の、特に尾側部のニューロンが、体性感覚野と島皮質の両方に同時に出力し、シンクロ活動を誘発することで、2種類の情報が統合され、”痛み”として認知されるという仮説を検証する。
初年度は、外傷後有痛性ニューロパチーマウスを作製し、行動解析、形態学的解析、電気生理学的な解析を行う予定であった。しかし、実験計画を少し変更し、次年度以降に必要となる、光遺伝学の実験技術の習得と、実験系のセットアップを先に行うことにした。光遺伝学・行動解析・電気生理学の技術を融合し、全てを同時に解析する実験技術を確立するため、HungaryのProfessor Acsadyと、国際共同研究を立ち上げた。この国際共同研究において、本研究に必要な実験のセットアップをほぼ確立することができた。具体的には、マウスの特定の神経細胞に光活性化チャネルを発現するアデノ随伴ウイルスを感染させ、これを刺激するためのoptic-fiberと、神経活動を記録するための電極の埋入、そして、オンラインでマウスの行動を解析し、特定の行動をしたときに、自動的に光刺激が行われる、closed loop systemを完成させた。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
本研究では、光遺伝学、行動解析、電気生理学を融合した、新しい実験系を立ち上げる必要がある。この高度な技術を習得するため、Professor Acsady (Thalamus lab, KOKI, Hungary)のラボと、国際共同研究を開始した。2019年 8-9月の二カ月と、2020年 2-3月の二か月間、合計4カ月、Hungary の共同研究先に滞在し、光遺伝学、行動解析、電気生理学を融合したclosed loop systemを確立することができた。しかしながら、初年度に鹿児島大学で行う予定であった実験計画、すなわち、ニューロパチーマウスの作製と、その組織学的・電気生理学的解析が遅れている。
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| Strategy for Future Research Activity |
本研究で必要な実験技術は、ハンガリーとの国際共同研究により、ほぼ確立できたので、今後はこの技術を用いて、データを取得する予定である。まずは、光遺伝学、行動解析、電気生理学を融合したclosed loop systemのセットアップを、研究代表者が所属する鹿児島大学において、構築する。次に、初年度に行う予定であった、以下の実験を行う。外傷後有痛性ニューロパチーモデルマウスを作製する。疼痛により、脳のどの領域が活性化するのか、c-fos などの神経活性化マーカーを用いて、組織学的に、網羅的に解析を行う。本研究で注目している、高次視床核の後核群、大脳皮質の体性感覚野、島皮質に特に注目して解析する。疼痛により活性化している脳領域を正確に把握できたら、これらの領域に電極を埋入し、神経活動が亢進しているかどうか、また、神経活動の同期現象が観察されるかどうか、など、電気生理学的な解析を行う。これらの解析が完了したのち、疼痛に重要な役割を果たしていることが示唆された脳領域、神経回路を光遺伝学により人為的にコントロールし、痛みの感じ方が変化するか解析を行う予定である。
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| Causes of Carryover |
2019年 8-9月の二か月間と、2020年 2-3月の二か月間は、新しい実験系の確立のため、ハンガリーのProfessor Acsadyのラボに出張に、国際共同研究を行った。この国際共同研究では主に、Professor Acsadyの研究費を用いて実施しているため、本研究課題の費用の使用額が少なくなり、次年度使用額が生じた。
次年度使用額は、ハンガリーとの国際共同研究により確立した新しい実験系、つまり光遺伝学、行動解析、電気生理学を融合したclosed loop systemのセットアップを、研究代表者が所属する鹿児島大学において、構築するために使用する。そして完成させた実験系を用いて、データを取得し、解析を行っていく予定である。
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