Mechanisms of insulocortical neural dynamics in the alert animals revealed by calcium imaging techniques

2022 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 21K19616
• Research Category: Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Medium-sized Section 57:Oral science and related fields
• Research Institution: Nihon University
• Principal Investigator: KOBAYASHI Masayuki 日本大学, 歯学部, 教授 (00300830)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 新井 嘉則 日本大学, 歯学部, 教授 (20212607) ; 尾崎 弘展 東京女子医科大学, 医学部, 助教 (30747697) ; 大橋 一徳 日本大学, 歯学部, 助教 (90617458)
• Project Period (FY): 2021-07-09 – 2023-03-31
• Keywords: 島皮質 / カルシウムイメージング / 逃避行動

Outline of Final Research Achievements

We developed the method to insert a prism for imaging deep brain areas without destroying the dorsal cerebral cortex. This method enabled us to image neural activities of the insular cortex at least for a week by measuring intracellular Ca2+ concentration using a two-photon laser microscope. As a result, macroscopic neural responses of the insular cortex to stimulation of the maxillary or mandibular periodontal ligament of the first molar were indistinguishable, whereas each neuron showed its own pattern to t maxillary or mandibular periodontal ligament stimulation. On the other hand, left or right stimulation induced differential macroscopic activation patterns. In parallel, we were engaged to build up the system to estimate behaviors escaping from nociceptive stimulation by irradiation of red laser.

Free Research Field

神経生理学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

島皮質は，口腔顔面領域の様々な感覚情報が収束する領野であるが，側頭葉の腹側に存在するため，頭頂からのアプローチが難しく，局所神経回路を含む情報処理機構の解明が他の感覚野と比較して遅れていた。本研究課題による成果は，特にin vivoにおける島皮質ニューロンの挙動を明らかにする上で重要なツールになることから，今後の歯学研究発展に大いに寄与するものである。また，島皮質と扁桃体や視床下部との相互連絡が密であり，情動系の情報処理に島皮質が深く関わっていることを考えると，口腔顔面感覚に起因する情動のメカニズムを解明することにも貢献する成果であると考えられる。