2021 Fiscal Year Research-status Report
霊長類セロトニン系の光操作による心と体の相互関係のメカニズムの解明
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19K22582
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| Research Institution | Kansai Medical University |
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Principal Investigator |
中村 加枝 関西医科大学, 医学部, 教授 (40454607)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
永安 一樹 京都大学, 薬学研究科, 助教 (00717902)
山中 航 順天堂大学, スポーツ健康科学部, 助教 (40551479)
安田 正治 関西医科大学, 医学部, 講師 (90744110)
栗川 知己 関西医科大学, 医学部, 助教 (20741333)
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| Project Period (FY) |
2019-06-28 – 2023-03-31
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| Keywords | 拡張扁桃体 / 黒質網様体 / 背側縫線核 / 分解条床核 / セロトニン / 光遺伝学 / 眼球運動 / ストレス |
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| Outline of Annual Research Achievements |
2021年度は、異なる情動下で認知課題を行うサルから記録された行動・自律神経反応の解析を行った。嫌悪刺激が提示されたストレス状況下では（１）行動面では運動開始や反応時間の短縮、適切でない選択行動の頻度の増加（２）自律神経反応では、瞳孔径増大・顔面温度の低下が認められた。顔面温度と瞳孔径については総説を発表した（Kuraoka and Nakamura 2022）。さらに、セロトニン細胞が存在する背側縫線核の神経活動が行動課題遂行中のストレスのレベルによって変化することが解析によって明らかになった。すなわち、背測縫線核の細胞の中でも、嫌悪刺激が提示された場合に発火が強くなるものと、報酬刺激が提示された場合に発火が強くなるものがあった。このうち、嫌悪刺激が提示された場合に発火が強くなるタイプは、嫌悪刺激が提示されストレスが高い状態でも、発火頻度が高い場合は、正しい選択になることが多いことが明らかになった。
光遺伝学的操作については、永安（分担者）による組織的解析によって、ウイルスベクター注入部（背測縫線核）に加え、黒質網様部・緻密部・腹側被蓋野といった背測縫線核セロトニン細胞の投射先においても、TPH2 GFP共染色を確認した。
山中（分担者）は、ラットにおいて、古典的条件付けにより、嫌悪条件刺激に対しては血圧低下・心拍低下、報酬条件刺激に対しては血圧・心拍上昇という心血管系の変化が見られることを明らかにした。さらに、報酬条件における血圧・心拍上昇を引き起こす神経機構として、扁桃体中心核に注目し、両側にGABAA受容体アゴニストであるムシモールを注入したところ、報酬条件における血圧・心拍上昇が抑制された。したがって、情動による心拍・血圧の変化は扁桃体中心核が関与する神経機構によることが解明された。結果はFrontiers in Physiologyにaccept 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
サルにおいて異なる情動下での行動・神経活動について論文執筆に十分なデータがほぼ出そろった。新たな試みであったウイルスベクターの注入、解剖学的解析も2頭の動物について進めることができた。また、情動による自律神経反応についての総説を出版することができた。ラットにおける実験は予定以上に順調で、行動課題における自律神経反応の変化に加え、扁桃体中心核のムシモール注入により因果関係を明らかにできた。以上より、情動による自律神経反応や行動の変化についてサル・ラット両方について明らかにすることができた。
以上により、サルにおいてもラットにおいても、計画していた実験を進めることができている。
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| Strategy for Future Research Activity |
異なる情動下で認知課題を行うサルから得た行動・自律神経反応・神経活動（大脳基底核系・セロトニン系）のデータ解析の結果をまとめ、論文執筆を完了する。さらに、光遺伝学的操作の、組織学的解析・光操作による行動の変化についても解析を進め、論文化する。さらに記録部位を扁桃体関連部位（BNST, CeA)に広げていく。
ラットについては、文献上扁桃体中心核と結合関係にあるとされる脳領域について順行性・逆行性トレーサーにより解剖学的結合を確認した上で、ウイルスベクターを扁桃体中心核に注入し、ChR2発現を確認の上、光遺伝学的に操作する。
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| Causes of Carryover |
サルの実験に用いるパソコンの不具合があり実験が一時的に遅れたため、必要な消耗品代を次年度に移行させる必要が生じた。
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