2020 Fiscal Year Research-status Report
Relationship between ascending projection of jaw-closing muscle-proprioception to the intralaminar thalamic nuclei and Tourette syndrome treatment mechanism
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20K09888
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
佐藤 文彦 大阪大学, 歯学研究科, 助教 (60632130)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
古田 貴寛 大阪大学, 歯学研究科, 講師 (60314184)
村上 旬平 大阪大学, 歯学部附属病院, 講師 (70362689)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 深部感覚 / 筋紡錘 / 三叉神経上核 / トゥレット症候群 / 脳深部刺激療法 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
予備実験で、ラットの筋紡錘感覚が入力する三叉神経上核から視床の髄板内核群尾側部への投射が存在する可能性が示唆された。そこでその投射部位の詳細な検討を開始する前に、特に近年新たに同定されたばかりのoval paracentral nucleus (OPC)を含む髄板内核群の尾側部の細胞構築を再検討した。OPCは細胞構築学的に周囲の核から区分可能であり、内髄板内に存在する中心傍核内の尾腹外側部に位置し、中心傍核とは別の核であった。その尾側に位置する束傍核とも別の核であった。この結果によって、その後本研究で明らかになる三叉神経上核から髄板内核群尾側部への投射の様態の解析の信頼度が向上できた。
三叉神経上核ニューロンの視床髄板内核群への投射の様態の解明に着手した。順行性神経回路トレーサーであるBDAを充填したガラス管微小電極を橋に刺入した後、閉口筋筋紡錘感覚の入力を電極から記録して三叉神経上核を同定した。同定できた三叉神経上核内に電気泳動にてBDAを微量注入した。その5日後にラットを深麻酔下でホルマリン溶液にて灌流固定して脳を摘出し、連続冠状断切片を作成後、BDAを組織反応にて可視化した。三叉神経上核内に限定してBDAが注入できた動物を選び、BDA標識神経終末の視床分布を観察した。既に報告している反対側の視床後内側腹側核尾腹内側縁（VPMcvm）への強い投射に加え、反対側優位だが両側性にOPCにやや弱い投射が認められた。OPCの周囲の核（中心傍核、束傍核など）には弱い投射が認められただけであった。本結果によって、トゥレット症候群患者の症状を抑制することが報告された歯科スプリントの咬合で賦活される閉口筋筋紡錘感覚が、視床の髄板内核群で、ラットのOPCに相当する部位に伝達されている可能性が高いことが示された。次年度に予定している実験が極めて重要かつ必要であることが示された。
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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
2020年度は2つの実験を行った。まず行ったラットの視床髄板内核群内の亜核分類の詳細な再検討は、研究代表者の佐藤が中心に行った。細胞構築の読解に重要な染色に優れた切片が作成でき、脳の細胞構築の読解力が高い複数の大学院生の研究協力もが得られたので、視床の髄板内核群の細胞構築の解読は当初の期待以上に順調に進んだ。
次に行った、順行性神経回路トレーサーの三叉神経上核への注入と、その結果得られる三叉神経上核ニューロンの視床髄板内核群への投射の有無とその様態を解明する実験は、研究代表者の佐藤が中心に行った。しかし実験開始時には、色々な問題が発生した。例えば、本研究の申請書に含まれていた研究協力者である特任研究員が他の研究機関に移籍してしまった。これには、複数の大学院生の研究協力で何とか対応できた。また、三叉神経上核の電気生理学的同定が予想通りに容易では無かったので、三叉神経上核に限局した注入例がなかなか得られなかった。これは、実験を繰り返し行うことで三叉神経上核の同定法の精度が向上し、またトレーサーの限局した注入法も確立されてきて、実験が順調に遂行できるようなった。得られた実験結果は、研究企画時の予想通りであったので、データーの収集にも特に問題は発生しなかった。
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| Strategy for Future Research Activity |
2020年度は、当初の計画通りに進捗し、期待された結果も得られた。よって、2021年度は、申請書に記載した当初の計画通りに実験を、下記のように遂行する予定である。
研究代表者の佐藤が中心になって2つの実験を行う。まず、2020年度の実験で明らかになった三叉神経上核-視床OPC投射が閉口筋筋紡錘感覚を伝達することの解明を試みる。視床髄板内核群に刺入したガラス管微小電極から、咬筋神経の電気刺激時と持続的な受動的開口時の閉口筋筋紡錘感覚の応答を電気生理学的に記録して、その部位にHRPを電気泳動にて微量注入してマーキングする。脳切片を作成し、HRPを組織反応にて可視化して閉口筋筋紡錘感覚の入力部位を決定する。この部位が、2020年度の実験で形態学的に明らかになった投射部位、つまりOPCであることを示す。
次に、視床髄板内核群に投射するニューロンの分布の解明を試みる。前半の実験と同様に視床髄板内核群に刺入したガラス管微小電極から閉口筋筋紡錘感覚入力を記録してOPCを同定し、OPC内に逆行性神経回路トレーサーであるCTbを充填したガラス管微小電極を刺入し、CTbを電気泳動にて注入する。5日後にラットを深麻酔下でホルマリン溶液にて灌流固定し、脳を摘出して連続冠状断切片を作成する。CTbをCTb抗体を用いた免疫組織反応にて可視化する。CTbの注入部位がOPCに限局している動物を選び出し、CTb標識された投射ニューロンの細胞体の、三叉神経上核を含む橋延髄における分布を観察する。
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| Causes of Carryover |
本研究の申請時には、2020年度にラット脳に電極を刺入する装置と、刺入した電極からニューロンの活動を記録しそれを解析する装置を購入する予定であった。しかし、希望していた機器に新たな機能が追加されて高額となり、我々の研究にはかえって使い勝手がよくないものに変更になっていた。そこで、2020年度に行う実験は、それまで使っていた旧式の機器を使って開始した所、何とか期待できる実験結果が得られた。以上の理由で、これらの機器の2020年度の購入は保留し、2021年度以降に延期した。
一方、申請時に2021年度に購入予定の撮影機器は、本研究の遂行のためには、我々が申請時に予定していた型よりも、より精度の高い（より高額な）上位機種の方が良いことがわかった。以上から、本研究の遂行のため、2021年度に購入すべき機器を現在調整中である。
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