味覚の臨界期を探るためのGRINレンズによる覚醒マウスの脳内イメージング法の確立

2022 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 20K10236
• Research Institution: Saitama Children's Medical Center
• Principal Investigator: 武井 浩樹 埼玉県立小児医療センター (臨床研究部), 歯科, 医員 (50632543)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 藤田 智史 日本大学, 歯学部, 教授 (00386096) ; 山本 清文 日本大学, 歯学部, 講師 (30609764) ; 中谷 有香 日本大学, 歯学部, 助教 (60781391)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: 味覚 / 大脳皮質 / in vivoイメージング / 島皮質

Outline of Annual Research Achievements

大脳皮質領域における神経回路の可塑的発達は多くの場合、小児期の一定期間である「臨界期」において完了することが報告されている。一方、味覚情報に関しては末梢の感覚器である味蕾は小児期においてすでに成熟しているが、その情報を脳内に伝える脳神経線維や中継核は小児期以降も発達を続けていることが知られており、それらの投射先である大脳皮質味覚野も同様に発達過程にあると考える。実際、味覚野に「臨界期」が存在するかどうかは、味覚情報を処理する神経回路網の発達は小児期において完了していないと推察されるが、その「臨界期」が味覚野に存在するのかは明らかにされていない。味蕾は小児期においてすでに成熟しているが、味覚情報を脳内に伝える脳神経線維や中継核はまだ発達途上である。したがってそれらの投射先である大脳皮質味覚野も同様に発達過程にあると考えられ、味覚情報を処理する神経回路網の発達は小児期において完了していないと推察される。
本研究は、脳内のニューロン活動を経過観察できるGRINレンズをマウスに埋入した状態で、種々の味覚物質を摂取させた際のニューロン群の発達に伴う発動パターンを数週間にわたり覚醒下にて計測すると同時に、視覚野の「臨界期」に重要な役割を果たすとされるBDNFの拮抗薬を投与することで，味覚野の「臨界期」の存在を検証することを目的とした。
今年度も昨年度に引き続き味覚野へのGRINレンズ挿入法の確立に取り組んだ。しかしレンズは6mmとなったため、計測まで可能な個体を作成することが非常に困難であった。そのため、急性標本で確立した手術手技の侵襲度合いを大幅に抑えたお馬区外にレンズを埋め込む手法を開発し、慢性的に二光子イメージングを行うことが可能になった。