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経血管灌流標本を用いた内臓感覚性呼吸リズム調節を実現する神経ネットワークの解明

Research Project

Project/Area Number 18K06874
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Review Section Basic Section 48020:Physiology-related
Research InstitutionShimane University

Principal Investigator

濱 徳行  島根大学, 学術研究院医学・看護学系, 助教 (60422010)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 横田 茂文  島根大学, 学術研究院医学・看護学系, 准教授 (50294369)
伊藤 眞一  島根大学, 医学部, 特別協力研究員 (10145295)
Project Period (FY) 2018-04-01 – 2022-03-31
Project Status Granted (Fiscal Year 2020)
Budget Amount *help
¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Fiscal Year 2019: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000)
Fiscal Year 2018: ¥2,080,000 (Direct Cost: ¥1,600,000、Indirect Cost: ¥480,000)
Keywords呼吸リズム / 孤束核 / 光遺伝学 / 弧束核
Outline of Annual Research Achievements

呼吸は生命維持に不可欠な運動であり,呼吸リズム生成・調節機構の解明は重要な生理学的課題である。呼吸リズム調節において肺胞の拡張,血圧や体液のpH・ ガス分圧の変化などの内臓感覚は重要な役割を果たしている。これらの内臓感覚は脳幹に存在する孤束核で中継されており,孤束核から呼吸リズム生成を行う腹側呼吸ニューロン群へ興奮性及び抑制性ニューロンが投射している。本研究ではこれらの投射ニューロンによる呼吸リズム調節の神経機構を明らかにすることを目的とする。
孤束核興奮性ニューロンの活性化が呼吸リズムに与える影響を光遺伝学的手法を用いて解析した。孤束核興奮性ニューロンを持続的に活性化させたところ,呼吸が停止した。ついで,呼吸周期特異的に刺激を行った。吸息相での刺激では呼吸リズムに影響は見られなかった。呼息相での刺激では呼息時間の延長によって呼吸頻度が低下した。刺激時間依存的に呼息相の延長時間も増大した。これらのことから,孤束核興奮性ニューロンは呼息ニューロンを興奮させることで呼吸リズムを調整していると考えられる。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

細胞外記録,細胞内記録法の確立が困難であり,現在も最適な手法を模索している。これらの要因のため,やや遅れていると判断した。

Strategy for Future Research Activity

呼息ニューロンは活動パターンの異なる複数のニューロン群が存在することが知られている。そこで,細胞外記録,細胞内記録法を用いて孤束核興奮性ニューロンがどの呼息ニューロンに接続しているのかを明らかにする予定である。

Report

(3 results)
  • 2020 Research-status Report
  • 2019 Research-status Report
  • 2018 Research-status Report

Research Products

(30 results)

All 2021 2020 2019 2018

All Journal Article (5 results) (of which Peer Reviewed: 5 results,  Open Access: 2 results) Presentation (25 results) (of which Int'l Joint Research: 3 results)

  • [Journal Article] Optical Analysis of Acute Changes after Peripheral Nerve Injury in Spatio-Temporal Pattern of Neural Response to Forelimb Stimulation in Rat Somatosensory Cortex2020

    • Author(s)
      Hama Noriyuki、Kawai Minako、Ito Shin-Ichi、Hirota Akihiko
    • Journal Title

      Neuroscience

      Volume: 448 Pages: 85-93

    • DOI

      10.1016/j.neuroscience.2020.09.020

    • NAID

      120007163833

    • Related Report
      2020 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Concave-shaped transparent electrode to simultaneously monitor electrical activity from multiple sites within the optical sampling area of the intact rat cerebral cortex2019

    • Author(s)
      Hama Noriyuki、Kawai Minako、Ito Shin-ichi、Yoshida Yuki、Fujita Yasuhisa、Hirota Akihiko
    • Journal Title

      The Journal of Physiological Sciences

      Volume: 69 Pages: 543-551

    • DOI

      10.1007/s12576-019-00663-y

    • NAID

      40021874334

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      2019 Research-status Report 2018 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Structural and functional identification of two distinct inspiratory neuronal populations at the level of the phrenic nucleus in the rat cervical spinal cord2019

    • Author(s)
      Shinozaki Yoshio、Yokota Shigefumi、Miwakeichi Fumikazu、Pokorski Mieczyslaw、Aoyama Ryoma、Fukuda Kentaro、Yoshida Hideaki、Toyama Yoshiaki、Nakamura Masaya、Okada Yasumasa
    • Journal Title

      Brain Structure & Function

      Volume: 224 Pages: 57-72

    • DOI

      10.1007/s00429-018-1757-3

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      2018 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Lateral parabrachial neurons innervate orexin neurons projecting to brainstem arousal areas in the rat2019

    • Author(s)
      Yosuke Arima, Shigefumi Yokota, Masashi Fujitani
    • Journal Title

      Scientific Reports

      Volume: 9 Pages: 2830-2830

    • DOI

      10.1038/s41598-019-39063-y

    • Related Report
      2018 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] New nociceptive circuits to the hypothalamic perifornical area from the spinal cord and spinal trigeminal nucleus via the parabrachial nucleus2019

    • Author(s)
      Hirohiko Asano, Yosuke Arima, Shigefumi Yokota, Masashi Fujitani
    • Journal Title

      Biochemical and Biophysical Research Communications

      Volume: 512 Pages: 705-711

    • DOI

      10.1016/j.bbrc.2019.02.153

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  • [Presentation] 孤束核抑制性ニューロンによる呼吸調節に関わる神経機構の生理学的・解剖学的解析2021

    • Author(s)
      濱徳行,武田湖太郎,岡田泰昌,越谷直弘,小泉英彦,横田茂文
    • Organizer
      第126回日本解剖学会総会・全国学術集会 第98回日本生理学会大会 合同大会
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  • [Presentation] 低酸素が引き起こす呼吸喚起と覚醒の神経路2021

    • Author(s)
      横田茂文, 濱徳行, 武田湖太郎, 岡田泰昌
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      第126回日本解剖学会総会・全国学術集会 第98回日本生理学会大会 合同大会
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  • [Presentation] マウス孤束核興奮性ニューロンによる呼吸調節機構の解析2020

    • Author(s)
      濱 徳行,横田 茂文,藤谷 昌司,岡田 泰昌,越谷 直弘,小泉 英彦
    • Organizer
      日本生理学会 第72回中国四国地方会
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      2020 Research-status Report
  • [Presentation] 遺伝子改変動物を用いた孤束核グルタミン酸作動性ニューロンによる呼吸循環調節機構の解析2020

    • Author(s)
      横田茂文, 武田湖太郎, 濱 徳行, 有馬陽介, 藤谷昌司, 岡田泰昌
    • Organizer
      日本生理学会 第72回中国四国地方会
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      2020 Research-status Report
  • [Presentation] 血中低酸素情報を伝達する孤束核から結合腕傍核を介して視床下部へ至る神経路2020

    • Author(s)
      横田茂文、濱 徳行、武田湖太郎、藤谷昌司
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      第125回日本解剖学会総会・全国学術集会
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  • [Presentation] The pathway transmitting hypoxia information from the solitary nucleus to the hypothalamus2020

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      Yokota S, Hama N, Takeda K, Fujitani M
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      第97回日本生理学会大会
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  • [Presentation] A dual orexin receptor blocker suvorexant inhibits hypercapnic ventilatory augmentation2020

    • Author(s)
      Fukushi F,Yokota S,Takeda K,Terada J,Okada Y
    • Organizer
      第97回日本生理学会大会
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      2019 Research-status Report
  • [Presentation] Decrease in the expiratory duration induced by the photostimulation of inhibitory neurons within the lateral solitary nucleus during inspiration2020

    • Author(s)
      Hama H Yokota S,Fujitani M,Okada Y, Koshiya N,Koizumi H
    • Organizer
      第97回日本生理学会大会
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      2019 Research-status Report
  • [Presentation] Dual blockade of orexin receptors does not affect ventilation in mice2019

    • Author(s)
      Fukushi I, Yokota S, Takeda K, Terada J, Okada Y
    • Organizer
      The 24th Congress of the Asian Pacific Society of Respirology (APSR 2019)
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      2019 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Dual orexin receptor antagonism and ventilatory function in mice2019

    • Author(s)
      Fukushi I, Yokota S, Takeda K, Terada J, Okada Y
    • Organizer
      The 48th Annual Meeting Society for Neuroscience
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      2019 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Effects of suvorexant (Belsomra(R)) on ventilation in mice2019

    • Author(s)
      Fukushi I, Yokota S, Takeda K, Okazaki S, Terada J, Okada Y
    • Organizer
      第59回日本呼吸器学会学術講演会
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      2019 Research-status Report
  • [Presentation] Effects of a dual orexin receptor blocker suvorexant on breathing2019

    • Author(s)
      Fukushi I, Yokota S, Takeda K, Terada J, Okada Y
    • Organizer
      第42回神経科学大会
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      2019 Research-status Report
  • [Presentation] The diencephalon augments respiration in the isolated diencephalon-lower brainstem-spinal cord preparations of newborn rats2019

    • Author(s)
      Fukushi I, Kono Y, Yokota S, Takeda K, Yazawa I, Onimaru H, Okada Y
    • Organizer
      The 6th Conference of Japanese Society of Respiratory Physical Therapy
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      2019 Research-status Report
  • [Presentation] ラット外側結合腕傍核は脳幹覚醒調節領域へ投射する視床下部オレキシン産生ニューロンを支配する2019

    • Author(s)
      有馬陽介、横田茂文、藤谷昌司
    • Organizer
      日本解剖学会第74回中国・四国支部学術集会
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      2019 Research-status Report
  • [Presentation] 孤束核グルタミン酸作動性ニューロンによる呼吸循環調節機構の機能的・形態学的解析2019

    • Author(s)
      横田茂文、武田湖太郎、濱 徳行、有馬陽介、藤谷昌司、岡田泰昌
    • Organizer
      日本解剖学会第74回中国・四国支部学術集会
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      2019 Research-status Report
  • [Presentation] 孤束核抑制性投射ニューロンによる呼息相の短縮2019

    • Author(s)
      濱 徳行、横田茂文、藤谷昌司、岡田泰昌、越谷直弘、小泉英彦
    • Organizer
      日本生理学会 第71回中国四国地方会
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  • [Presentation] Function of inhibitory neurons in the solitary nucleus in the control of respiration2019

    • Author(s)
      Noriyuki Hama, Shigefumi Yokota, Masashi Fujitani, Yasumasa Okada, Naohiro Koshiya, Hidehiko Koizumi
    • Organizer
      9th FAOPS
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      2018 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 弧束核抑制性ニューロンの光遺伝学的活性化による呼吸リズム修飾2018

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      濱徳行,横田茂文,藤谷昌司,岡田泰昌,越谷直弘,小泉英彦
    • Organizer
      第41回日本神経科学学会
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      2018 Research-status Report
  • [Presentation] 経血管灌流標本を用いたマウス孤束核抑制性投射ニューロンによる呼吸リズムの修飾機構の解析2018

    • Author(s)
      濱徳行,横田茂文,藤谷昌司,岡田泰昌,越谷直弘,小泉英彦
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      第70回日本生理学会中国四国地方会
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  • [Presentation] ラット視床下部背 内側野から延髄腹側循環中枢群に至る神経路の形態学的解析2018

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      河野洋介,有馬陽介,横田茂文,鬼丸洋,福士勇人,小泉敬一,長谷部洋平,吉沢雅史,喜瀬広亮,戸田孝子,岡田泰昌
    • Organizer
      第41回日本高血圧学会総会
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  • [Presentation] Role of glutamatergic neurons in the caudal solitary nucleus in cardiorespiratory regulation2018

    • Author(s)
      Yokota S, Arima Y, Takeda K, Okada Y
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      第41回神経科学大会
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  • [Presentation] The role of the diencephalon in the central control of respiration investigated with the isolated diencephalon-lower brainstem-spinal cord preparation2018

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      Fukushi I, Kono Y, Yokota S, Takeda K, Okazaki S, Yazawa I, Onimaru H, Okada Y
    • Organizer
      第41回神経科学大会
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  • [Presentation] Anatomical connectivity from the dorsomedial hypothalamus to the ventral medullary cardiovascular regions: neural pathway mediating the descending sympathetic information2018

    • Author(s)
      Kono Y, Arima Y, Yokota S, Onimaru H, Fukushi I, Koizumi K, Hasebe Y, Yoshizawa M, Kise H, Hoshiai M, Sugita K, Toda T, Okada Y
    • Organizer
      第41回神経科学大会
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      2018 Research-status Report
  • [Presentation] Lateral parabrachial neurons innervate orexin-containing hypothalamic neurons projecting to the ventral tegmental area and dorsal raphe in the rat2018

    • Author(s)
      Arima Y, Yokota S
    • Organizer
      第41回神経科学大会
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      2018 Research-status Report
  • [Presentation] 視床下部テタヌス刺激は延髄腹側心血管調節領域の遷延性興奮を惹起する: 時空間的解剖2018

    • Author(s)
      河野洋介,岡田泰昌,有馬陽介,福士勇人,小泉敬一,長谷部洋平,吉沢雅史,喜瀬広亮,星合美奈子,杉田完爾,戸田孝子
    • Organizer
      第54回日本小児循環器学会総会・学術集会
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      2018 Research-status Report

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Published: 2018-04-23   Modified: 2021-12-27  

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