2022 Fiscal Year Final Research Report

Involvement of cortical synchronous activity via higher-order thalamic nuclei in "pain" perception and its application to pain relief

Research Project

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Project/Area Number	19K10058
Research Category	Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
Allocation Type	Multi-year Fund
Section	一般
Review Section	Basic Section 57010:Oral biological science-related
Research Institution	Kagoshima University
Principal Investigator	Kuramoto Eriko 鹿児島大学, 医歯学域歯学系, 助教 (60467470)
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)
Project Period (FY)	2019-04-01 – 2023-03-31
Keywords	高次視床核 / 視床後核群 / 大脳皮質体性感覚野 / 島皮質 / 痛覚
Outline of Final Research Achievements	In this study, we test the hypothesis that the posterior nucleus, one of the higher-order thalamic nuclei, produces the perception of "pain" by integrating two types of segmented information: discriminative sensation processed in the somatosensory cortex and unpleasant sensation processed in the insular cortex. Using two types of adeno-associated viruses, we selectively labeled neural pathways from the spinal trigeminal nucleus of the mice through the thalamus to the cerebral cortex, and found that at least two pathways existed. Furthermore, we infected the spinal trigeminal nucleus of the mice with adeno-associated virus vectors expressing a light-activated channel (ChR2) and implanted an LED to stimulate it and an electrode to record neural activity, and were able to induce pain-related behaviors in mice by light stimulation.
Free Research Field	神経解剖
Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements	従来から、視床は、末梢感覚を大脳皮質に伝える中継場所と考えられていた。そのため痛覚研究の多くが、視床を情報伝達の中継地点として捉えた研究である。しかし視床は大脳皮質と強く相互結合していることから、認知機能においては大脳皮質だけでなく視床も含めた回路として考える必要がある。最近、連合皮質と相互結合している高次視床核は、情報を中継するだけではなく、皮質間のシンクロ活動を促進し、認知・記憶などの高次脳機能を実現しているという報告がなされ、注目を集めている。本研究が遂行されれば、高次視床核の新たな機能が明らかになり、また、慢性疼痛の治療法の選択肢の幅が広がることで、社会に大きく貢献できる。