Effects of local brain temperature on the neural information processing

2021 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 19K22585
• Research Category: Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Medium-sized Section 51:Brain sciences and related fields
• Research Institution: National Institute of Advanced Industrial Science and Technology
• Principal Investigator: Yamamoto Shinya 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 情報・人間工学領域, 主任研究員 (90371088)
• Project Period (FY): 2019-06-28 – 2022-03-31
• Keywords: 脳温度 / 誘発電位 / 大脳皮質

Outline of Final Research Achievements

The roles of brain temperature on the neural activity have been underexplored. To examine the effect of local temperature on network activity, we recorded cortical evoked potentials while altering the local brain temperature. We found that focal cortical cooling increased the amplitude of evoked potentials (i.e., negative correlation). In addition, the administration of a GABA receptor antagonist eliminated the negative correlation and even showed a positive correlation. The results suggest that the negative correlation between the amplitude of the evoked potentials and the local brain temperature is caused by the changes of the balance of the contribution of the excitatory inputs and that of the inhibitory inputs to the evoked potentials.

Free Research Field

神経科学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究成果は、脳温度の低下に伴い神経活動が増大することを示すとともに、その理由として、脳温度変化が誘発電位に対する興奮・抑制性入力の貢献度のバランスを変化させることに起因ものであることを示唆するものであった。これらの成果は、脳内情報処理に局所温度やその変化が関与する可能性を示唆するものであり、今後、脳内情報処理の解明への貢献が期待される。また、いくつかの神経精神疾患において、興奮抑制バランスとの関連が指摘されているが、温度というパラメータを通じてそれらの病態理解への貢献も期待される。