2023 Fiscal Year Annual Research Report
Signal transduction and motor control regulated through by direct and indirect pathways in the basal ganglia to the thalamus
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21K07257
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| Research Institution | Fujita Health University |
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Principal Investigator |
佐野 裕美 藤田医科大学, 精神・神経病態解明センター, 准教授 (00363755)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | 大脳基底核 / 線条体 / 黒質網様部 / 視床 / パーキンソン病 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
大脳基底核は大脳皮質からグルタミン酸作動性ニューロン、黒質緻密部からドパミン作動性ニューロンの入力を受け、直接路、間接路、ハイパー直接路と呼ばれる3つの経路を介して情報を処理し、出力核である黒質網様部や淡蒼球内節から視床を介して再び大脳皮質へと情報を送るループを形成している。直接路は出力核を抑制して運動の開始や促進に、間接路は出力核を興奮させ運動の終了や抑制に作用すると考えられてきた。直接路と間接路が出力核から視床にどのように情報を伝えるのかを解明するため、直接路である線条体－黒質路あるいは間接路の線条体－淡蒼球外節路にチャネルロドプシン（channelrhodopsin-2, ChR2）を発現する遺伝子組み換えマウスを利用して実験を行った。
ChR2を線条体－黒質路あるいは線条体－淡蒼球外節路に発現する遺伝子組み換えマウスの線条体に微少光ファイバーを刺入し、黒質網様部や視床に記録電極を刺入し、線条体の光刺激に対する応答を細胞外単一ユニット記録を用いて記録した。直接路の興奮に応じて黒質網様部では一過性の抑制が観察された。一方、間接路の興奮に応じて黒質網様部では一過性の興奮、視床では弱い一過性の抑制が観察された。出力核である黒質網様部や淡蒼球内節から視床へと投射する経路はGABA作動性ニューロンであることから、間接路の興奮が誘発した黒質網様部での一過性の興奮によって、視床が抑制されたと考えられる。
一方で、パーキンソン病モデルマウスを利用して、大脳皮質から大脳基底核への入力を模倣するように大脳皮質を電気刺激したときの応答を記録した。出力核の黒質網様部では一過性の興奮が認められ、視床では弱い一過性の抑制が観察された。出力核の興奮はハイパー直接路と間接路を介した応答であると考えられ、これらの経路を介する興奮が視床を抑制したと考えられる。
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