Large-scale brain activity recording and imaging to elucidate the signaling circuitry in the brain for pain perception

2022 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 20K09251
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 55050:Anesthesiology-related
• Research Institution: Nagoya City University
• Principal Investigator: Tanaka Motoshi 名古屋市立大学, 医薬学総合研究院(医学), 教授 (20303787)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 志田 恭子 名古屋市立大学, 医薬学総合研究院(医学), 臨床研究医 (00381880) ; 大澤 匡弘 名古屋市立大学, 医薬学総合研究院(薬学), 准教授 (80369173) ; 祖父江 和哉 名古屋市立大学, 医薬学総合研究院(医学), 教授 (90264738)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: 疼痛 / 大規模脳活動記録 / カルシウムイメージング

Outline of Final Research Achievements

In this study, using genetic engineering techniques for artificially modulating the function of specific neural circuits, we investigated the involvement of the excitatory designer receptor hM3Dq and the inhibitory designer receptor hM4Di in chronic pain by modulating the function of only the neural circuit projecting from the dorsomedial thalamic nucleus (MD) to the anterior cingulate cortex (ACC). Single activation of the neuronal circuitry projecting from MD to ACC resulted in a transient increase in pain sensitivity, whereas repeated activation resulted in a long-term increase in pain sensitivity. In addition, the long-term inhibition of the neural circuitry project from MD to ACC abolished the decrease in pain threshold when pain sensitivity was increased due to neuropathy.

Free Research Field

麻酔科学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

超高齢社会になり、慢性的な痛みに悩まされる人たちが増加している。特に、既存の鎮痛薬によっては緩和できない痛みである神経障害による痛みは、患者の生活の質を著しく低下し、労働生産性についても甚大な影響を与える。本研究では、慢性的な痛みが脳内の特定の神経回路の異常により誘発されることを明らかにし、さらに神経障害による病的な痛みに関わる神経回路を明らかにしたことから、社会的意義は高い。また、遺伝子工学とデザイナー受容体の技術を組み合わせることで、特定の神経回路のみの機能調節を行い、慢性疼痛に関与する神経回路を明らかにしたことから、学術的意義も高い。