| Project/Area Number |
19K22585
|
|---|
| Research Category |
Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
|
| Allocation Type | Multi-year Fund |
|---|
| Review Section |
Medium-sized Section 51:Brain sciences and related fields
|
|---|
| Research Institution | National Institute of Advanced Industrial Science and Technology |
|---|
Principal Investigator |
山本 慎也 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 情報・人間工学領域, 主任研究員 (90371088)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2019-06-28 – 2022-03-31
|
| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2020)
|
| Budget Amount *help |
¥6,370,000 (Direct Cost: ¥4,900,000、Indirect Cost: ¥1,470,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
Fiscal Year 2020: ¥2,340,000 (Direct Cost: ¥1,800,000、Indirect Cost: ¥540,000)
Fiscal Year 2019: ¥2,470,000 (Direct Cost: ¥1,900,000、Indirect Cost: ¥570,000)
|
|---|
| Keywords | 神経科学 / 脳温度 / 温度 |
|---|
| Outline of Research at the Start |
生体の体温は、全体としてほぼ一定に保たれているが、局所的に見れば、さまざまな要因によって変動し得る。特に脳は神経細胞の活動に伴う熱の発生源であり、局所的な温度の変動が存在していると考えられる。しかし、このような局所的な温度変化が、神経活動にどのような影響を与えているのかは、未知の問題であった。本研究計画では、脳温度と神経活動の間には逆相関の関係性があるというプレリミナリーな実験結果に基づき、このような神経温度連関がどのようなメカニズムで作り出され、脳内情報処理においてどのような役割を果たしているのかを明らかにすることを目指す。
|
| Outline of Annual Research Achievements |
本研究課題の目的は、脳局所温度の変化が脳内情報処理にどのような影響を与えるのかを解明することである。脳局所温度が神経活動の潜時に与える影響を調べるため、中脳ドーパミン領域（腹側被蓋野・黒質緻密部）への電気刺激により誘発される局所フィールド電位（誘発電位）を前頭皮質において計測する実験を行った。その際、体温を一定に保ったまま前頭皮質の局所温度のみを制御し、様々な温度における誘発電位のピーク潜時の比較を行った。多変量回帰分析を行った結果、脳温度が低いほど潜時は長くなる負の相関関係（－0.923ms/℃）を示した。また、GABAアンタゴニストであるgabazineを前頭皮質に投与した場合、ピーク潜時は全体として24.256ms長くなり、脳温度と負の相関関係は維持されていた（－1.729ms/℃）。一方、グルタミン酸アンタゴニストであるNBQXおよび(R)-CPP、ドーパミンアンタゴニストであるSCH23390およびracloprideをそれぞれ前頭皮質に投与した場合は、ピーク潜時に有意な影響が観察されなかった。一般に、個々の化学反応は高温ほど早いことが知られているが（アレニウスの式： k = A・exp(－E/RT)）、誘発電位も無数の化学反応から構成されていることから、我々の観察した局所脳温度の変化に伴う負の相関関係は説明可能である。（なお、誘発電位の生成において、興奮性のシナプス後電位（EPSP）・抑制性のシナプス後電位（IPSP）の順に生じることが報告されているが（EPSP-IPSP sequence）、GABAアンタゴニスト投与によるピーク潜時の延長は、GABAアンタゴニストにより後半に生じるIPSPが抑制されたため興奮性の活動が長引いたことによると考えられる。）生理的な条件下において、このような局所脳温度の変化に伴う神経活動の潜時の変化が、情報処理に用いられているのかどうかは、今後検討すべき課題である。
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
これまで、中脳ドーパミン領域から前頭皮質へ投射する神経経路を対象とした実験系において、脳温度と神経活動の関係を明らかにし、論文発表を行った（Gotoh et al., 2020）。そのため、研究の進捗状況は、おおむね順調である。
|
| Strategy for Future Research Activity |
これまで、中脳ドーパミン領域（腹側被蓋野・黒質緻密部）を電気刺激し、前頭皮質で誘発電位を記録する実験系において、前頭皮質の脳温度を制御し、様々な温度において誘発電位の比較を行った。その結果、脳局所温度の低下に伴い、誘発電位の大きさは大きくなり、ピーク潜時は遅くなることを発見した。このような脳局所温度の変化に伴う神経活動の変化が、中脳皮質神経路に特異的な現象であるのか、あるいはより一般的な原理を含んでいるのかを明らかにするため、異なる神経経路を対象とした実験を行い、これまれ得られたデータと比較検討を行う。
|
Report
(2 results)
Research Products
(6 results)
