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2016 Fiscal Year Annual Research Report

感覚神経損傷による脳内身体表現の変容動態の可視化と制御

Publicly Offered Research

Project AreaUnderstanding brain plasticity on body representations to promote their adaptive functions
Project/Area Number 15H01667
Research InstitutionTokyo Women's Medical University

Principal Investigator

宮田 麻理子  東京女子医科大学, 医学部, 教授 (70281631)

Project Period (FY) 2015-04-01 – 2017-03-31
Keywords神経損傷 / 体性感覚 / 三叉神経 / 視床 / 大脳皮質
Outline of Annual Research Achievements

末梢神経損傷により脳内神経回路の改編が起きる。その際、異所性疼痛と呼ばれる症状が見られることが知られていたが、そのメカニズムはよく分かっていなかった。そこで我々は特定の神経集団が標識された遺伝子改変動物の利点を活かし、視床内求心性線維の改編が異所性疼痛に関与している可能性を示した(Takeuchi et al., eNeuro, 2017)。
さらに、大脳皮質レベルで神経回路改編の過程を観察するため、前年度に内因性シグナルを用いたin vivoイメージングシステムを立ち上げ、マウスのヒゲ感覚神経損傷により大脳皮質のdysgranular領域が活性化することも明らかにした。
本年度はこの領域が痛覚受容に関連した領域であることを証明するため、疼痛誘発物質であるカプサイシンをヒゲパッドに注射し、大脳皮質の当該領域が活性化するのかを神経活動の活性化マーカーであるc-Fosの発現により調べた。その結果、dysgranular領域の第4層でc-Fosの発現が上昇しており、dysgranular領域が痛覚受容に関与していることが明らかになった。
また、感覚入力の失われた経路の中枢側がどのように変化するのかを経時的に観察するため、三叉神経主知覚核とその求心性線維である内側毛帯線維にChR2を発現したマウスを作成し、in vivoにおいて内側毛帯線維を選択的に光刺激することで、末梢神経損傷時に大脳皮質においてヒゲ感覚領域がどのように変化・退縮するのかを観察した。従来は、ヒゲ感覚領域を損傷すると大脳皮質ヒゲ感覚領域(バレル皮質)の活動は低下し、領域が縮小すると考えられていた。しかし、実験結果では、ヒゲ感覚領域の退縮は観察されず、活動が維持されていることが分かった。これは腕を失った場合に、腕の感覚が存在し続ける「幻肢」のメカニズムに迫る知見であると考えられる。

Research Progress Status

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

28年度が最終年度であるため、記入しない。

  • Research Products

    (20 results)

All 2017 2016

All Journal Article (2 results) (of which Peer Reviewed: 2 results,  Open Access: 1 results) Presentation (17 results) (of which Int'l Joint Research: 3 results,  Invited: 2 results) Book (1 results)

  • [Journal Article] Afferent fiber remodeling in the somatosensory thalamus of mice as a neural basis of somatotopic reorganization in the brain and ectopic mechanical hypersensitivity after peripheral sensory nerve injury2017

    • Author(s)
      Yuichi Takeuchi,Hironobu Osaki,Yuki Yagasaki,Yoko Katayama,Mariko Miyata
    • Journal Title

      eNeuro

      Volume: 4 Pages: -

    • DOI

      https://doi.org/10.1523/ENEURO.0345-16.2017

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] The Metabotropic Glutamate Receptor Subtype 1 Mediates Experience-Dependent Maintenance of Mature Synaptic Connectivity in the Visual Thalamus2016

    • Author(s)
      Madoka Narushima, Motokazu Uchigashima, Yuki Yagasaki, Takeshi Harada, Yasuyuki Nagumo, Naofumi Uesaka, Kouichi Hashimoto, Atsu Aiba, Masahiko Watanabe, Mariko Miyata and Masanobu Kano
    • Journal Title

      Neuron

      Volume: 91 Pages: 1097-1109

    • DOI

      10.1016/j.neuron.2016.07.035

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] The dysgranular area of somatosensory cortex represents nociceptive2017

    • Author(s)
      Osaki Hironobu, Ueta Yoshihumi, Miyata Mariko
    • Organizer
      The 94th Annual Meeting of the Physiological Society of Japan
    • Place of Presentation
      アクトシティ浜松(静岡県浜松市)
    • Year and Date
      2017-03-29
  • [Presentation] Cortical activity regulates refinement of afferent lemniscal synapses in the somatosensory thalamus2017

    • Author(s)
      Narushima Madoka, Miyata Mariko
    • Organizer
      The 94th Annual Meeting of the Physiological Society of Japan
    • Place of Presentation
      アクトシティ浜松(静岡県浜松市)
    • Year and Date
      2017-03-29
  • [Presentation] Regulation of MeCP2 protein expression in the mouse dLGN during development2017

    • Author(s)
      YAGASAKI Yuki, Miyata Mariko
    • Organizer
      The 94th Annual Meeting of the Physiological Society of Japan
    • Place of Presentation
      アクトシティ浜松(静岡県浜松市)
    • Year and Date
      2017-03-29
  • [Presentation] Dorsage-dependent GABAergic circuit assembly by FoxG1, a gene associated with ASD2017

    • Author(s)
      Goichi, MIYOSHI, Yoshihumi Ueta, Hironobu Osaki,Mai Tanaka,Carina Hanashima,Gord Fishell,Miyata Mariko
    • Organizer
      The 10th Annual Meeting for Japanese Developmental Neuroscientists
    • Place of Presentation
      秋保リゾートホテルクレセント(宮城県仙台市)
    • Year and Date
      2017-03-10
  • [Presentation] 感覚神経損傷による大脳皮質身体表現の変容動態の可視化と制御2017

    • Author(s)
      尾崎弘展, 宮田麻理子
    • Organizer
      新学術領域研究「身体性システム領域」第4回全体会議
    • Place of Presentation
      霧島国際ホテル(鹿児島県霧島市)
    • Year and Date
      2017-02-28
  • [Presentation] 痛覚の脳内身体表現の可視化2017

    • Author(s)
      尾崎弘展, 福井敦, 植田禎史, 宮田麻理子
    • Organizer
      新学術領域研究「身体性システム領域」第4回全体会議
    • Place of Presentation
      霧島国際ホテル(鹿児島県霧島市)
    • Year and Date
      2017-02-27
  • [Presentation] 一次運動野脳梗塞による一次体性感覚野の受容野および活動性変化について2017

    • Author(s)
      福井敦, 尾崎弘展, 植田禎史, 村垣善浩, 川俣貴一, 宮田麻理子
    • Organizer
      新学術領域研究「身体性システム領域」第4回全体会議
    • Place of Presentation
      霧島国際ホテル(鹿児島県霧島市)
    • Year and Date
      2017-02-27
  • [Presentation] 発達期および神経損傷によって生じる体性感覚経路のシナプス改編におけるミクログリア活性の役割2017

    • Author(s)
      宮田麻理子, 植田禎史, 矢ヶ崎有希, 片山洋子, 尾崎弘展
    • Organizer
      新学術領域研究「グリアアセンブリによる脳機能発現の制御と病態」第4回成果報告会
    • Place of Presentation
      九州大学(福岡県福岡市)
    • Year and Date
      2017-01-06
  • [Presentation] The activation of paralemniscal pathway following the whisker sensory nerve injury2016

    • Author(s)
      Hironobu Osaki, Yoshifumi Ueta, Miyata Mariko
    • Organizer
      The 39th Annual Meeting of the Japan Neuroscience Society
    • Place of Presentation
      パシフィコ横浜(神奈川県横浜市)
    • Year and Date
      2016-07-22
  • [Presentation] Assembly of neocortical circuitry by FoxG1, a gene associated with neurocognitive disorders2016

    • Author(s)
      Goichi Miyoshi,Yoshifumi Ueta,Hironobu Osaki,Yuki Yagasaki,Carina Hanashima,Gord Fishell,Mariko Miyata
    • Organizer
      The 39th Annual Meeting of the Japan Neuroscience Society
    • Place of Presentation
      パシフィコ横浜(神奈川県横浜市)
    • Year and Date
      2016-07-20
  • [Presentation] Cortical activity regulates refinement of afferent lemniscal synapses in the somatosensory thalamus.2016

    • Author(s)
      Madoka Narushima, Miyata Mariko
    • Organizer
      The 39th Annual Meeting of the Japan Neuroscience Society
    • Place of Presentation
      パシフィコ横浜(神奈川県横浜市)
    • Year and Date
      2016-07-20
  • [Presentation] 神経損傷によって誘導される上位中枢神経回路の改編におけるミクログリアの制御機構2016

    • Author(s)
      宮田麻理子
    • Organizer
      新学術領域研究「グリアセンブリによる脳機能発現の制御と病態」第3回夏のワークショップ
    • Place of Presentation
      山形国際ホテル(山形県山形市)
    • Year and Date
      2016-07-16
  • [Presentation] Role of microglial function in neural remodeling of somatosensory circuits following peripheral nerve injury2016

    • Author(s)
      植田禎史, 尾崎弘展, 矢ヶ崎有希, 片山洋子, 宮田麻理子
    • Organizer
      新学術領域研究「グリアアセンブリによる脳機能発現の制御と病態」 第3回夏のワークショップ
    • Place of Presentation
      蔵王アストリアホテル(山形県山形市)
    • Year and Date
      2016-07-15
  • [Presentation] Type I metabotropic glutamate receptor is crucial for visual experience-dependent maintenance of mature connectivity of retinogeniculate synapses2016

    • Author(s)
      Madoka Narushima, Motokazu Uchigashima, Yuki Yagasaki, Takeshi Harada, Yasuyuki Nagumo, Naofumi Uesaka, Kouichi Hashimoto, Atsu Aiba, Masahiko Watanabe, Mariko Miyata, Masanobu Kano
    • Organizer
      10th FENS Forum of Neuroscience 2016
    • Place of Presentation
      Bella Center(Denmark,Copenhagen)
    • Year and Date
      2016-07-03
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Type I metabotropic glutamate receptor as a crucial molecule for visual experience-dependent maintenance of matured connectivity of retinogeniculate synapses2016

    • Author(s)
      Miyata Mariko, Madoka Narushima, YAGASAKI Yuki,Yasuyuki Nagumo
    • Organizer
      US-Japan Brain research cooperative program:CUrrent Trends and Future Directions of Synaptic Plasticity Research
    • Place of Presentation
      SMC Center(USU,Baltimore)
    • Year and Date
      2016-06-24
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] 神経損傷によって誘発される異所痛の神経基盤2016

    • Author(s)
      宮田麻理子
    • Organizer
      第34回山梨神経科学研究会
    • Place of Presentation
      アーバンヴィラ古名屋ホテル(山梨県甲府市)
    • Year and Date
      2016-06-07
    • Invited
  • [Presentation] Enhanced activity of specific pathway following the whisker sensory nerve injury2016

    • Author(s)
      Osaki Hironobu, Ueta Yoshifumi, Miyata Mariko
    • Organizer
      1st International Symposium on Embodied-Brain Systems Science
    • Place of Presentation
      伊藤国際学術研究センター(東京都、文京区)
    • Year and Date
      2016-05-08
    • Int'l Joint Research
  • [Book] Clinical Neuroscience vol.35(17年) 2月号ーwhat's New,一次体性感覚野の変容過程2017

    • Author(s)
      尾崎弘展, 宮田麻里子
    • Total Pages
      248
    • Publisher
      中外医学社

URL: 

Published: 2018-01-16  

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