Mechanisms of rhythm fluctuation in the respiratory center

2022 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 20K06917
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 46030:Function of nervous system-related
• Research Institution: Hyogo Medical University
• Principal Investigator: Oku Yoshitaka 兵庫医科大学, 医学部, 教授 (20252512)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: ニューロン-グリア相互作用 / 呼吸中枢 / 呼吸リズム / カルシウムイメージング / ネットワークシミュレーション

Outline of Final Research Achievements

To test the hypothesis that the interaction between neurons and astrocytes produces fluctuations in respiration, we conducted simulations and animal experiments using transgenic mice.
In the simulation, respiratory fluctuations increased according to the strength of the action from astrocytes to neurons, but the temporal correlation between respiratory fluctuations and astrocytic activity was not clear. Animal experiments also found a correlation between the magnitude of respiratory fluctuations and the magnitude of slow astrocytic activity, but no temporal correlation was observed between respiratory fluctuations and astrocytic activity.
Although it was shown that astrocytic activity was somehow involved in respiratory fluctuations, the relationship was very nonlinear, and it was difficult to clarify the relationship.

Free Research Field

呼吸生理学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

近年、神経系はニューロンから構成されるという、いわゆるニューロンドクトリンが見直され、脳機能はニューロンとグリア細胞（アストロサイト）の協調した活動から生まれるという新たな認識が生まれている。本研究も、そのような認識のもとにたてられた仮説を検討するものであった。研究の結果、呼吸ゆらぎに対するアストロサイト活動の影響は非常に複雑であり、関係性を明らかにするには、新たな解析方法の開発が必要とされることが明らかになった。