2020 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, 講師 (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。
今年度は、昨年度に引き続き、光遺伝学の実験系の開発・確立を行った。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、マウスの痛みに関係する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。また、様々な血清型のアデノ随伴ウイルスを検討し、痛覚系のニューロンの標識に最適なプロトコールがほぼ完成した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
新型コロナウイルスの影響により、ハンガリーとの国際共同研究に遅れが生じ、そのため、実験系の完成まであと少しのところで、停滞している。
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| Strategy for Future Research Activity |
本研究で必要な実験系は、ほぼ完成しているが、電気生理学実験に関しては、まだ実験系が確立していない。ハンガリーにおいてマルチユニットレコーディングの実験技術を習得する予定であったが、新型コロナウイルスの影響で、海外出張が困難な状況が続いている。そのため、鹿児島大学内の共同研究者の強力により、電気生理学の実験系を確立する予定である。
そして、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、fosB などの神経活性化マーカーを用いて、組織学的・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 |
新しい実験系の確立のため、ハンガリーのProfessor Acsadyのラボに出張し、国際共同研究を行い、その中で本研究に必要な実験系を完成させる予定であったが、新型コロナウイルスの影響により、実験系の開発に遅れが生じ、購入予定であった試薬などを未購入であるため、次年度使用額が生じた。次年度も引き続き新型コロナウイルスの影響により、ハンガリーとの共同研究は困難であることが予想されるため、国内の共同研究者と、代替方法により研究を進める。代替方法に必要となる、ウイルスベクター、抗体、電気生理学実験用の電極など必要な消耗品の購入に使用予定である。
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[Presentation] アルツハイマー病モデルマウス 3xTg-AD の三叉神経系における病理所見と咀嚼運動についての研究2021
Author(s)
北脇 綾乃, 江崎 治喜代, 小田 陽菜乃, 勝山 晃生, 木下 輝樹, 須佐 愛, 谷口 諒圭, 倉本 恵梨子, 齋藤 充, 河野 博史, 八木 孝和, 松本 信英, 原 博満, 岩井 治樹, 山中 淳之, 後藤 哲哉
Organizer
合同大会；第126回 日本解剖学会総会・全国学術集会 第98回 日本生理学会大会
