発生期中枢神経系全般に伝播する自発興奮波の機能的意義に関する光学的解析

• 研究課題/領域番号: 17500206
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 神経科学一般
• 研究機関: 東京医科歯科大学
• 研究代表者: 佐藤 容子 東京医科歯科大学, 大学院医歯学総合研究科, 講師 (70251501)
• 研究分担者: 佐藤 勝重 東京医科歯科大学, 大学院医歯学総合研究科, 講師 (80291342)
• 研究期間 (年度): 2005 – 2006
• 研究課題ステータス: 完了 (2006年度)
• 配分額: 3,400千円 (直接経費: 3,400千円); 2006年度: 1,500千円 (直接経費: 1,500千円); 2005年度: 1,900千円 (直接経費: 1,900千円)
• キーワード: 光学計測 / 膜電位感受性色素 / 中枢神経系 / 機能発生 / ラット胚 / 鶏胚 / 自発興奮 / depolarization wave

研究概要

中枢神経系には、脳神経・脊髄神経を介して様々な自律性・体性の感覚情報が入力し、それらが複雑に処理・統合されて、最終的な出力が形作られている。しかし、中枢神経系内の活動は、感覚性入力によってのみコントロールされているわけではない。中枢神経系では、様々な領域で神経細胞(ニューロン)の自発興奮活動が生じており、この内在性の自発活動が、呼吸リズムの形成など、生命の維持に不可欠な神経系の活動を支えている。
中枢神経系内の自発活動は、個体発生の非常に早い時期、すなわち外来性の感覚情報処理を担うシナプス回路網がまだ形成されていないような時期に、すでに延髄、脊髄などで観察されることが知られている。最近我々が見いだしたdepolarization waveの研究の過程で、従来、延髄・脊髄などで別個の現象として解析が行われていた自発興奮活動が、実はひと続きの同一現象であり、しかも腰・仙髄の末端から大脳の一部にまでおよぶ、大興奮波のごく一部分を見ているのにすぎないということに気がついた。
本研究は、"発生期中枢神経系で見られる自発興奮活動が、呼吸リズムや歩行リズムなど成体で見られる自発活動のprolotypeでないのなら、その実体と機能的意義は何なのか?"という問題を明らかにするために計画された。この自発興奮活動は、成体で見られる自発活動とは明らかに異なる時間的・空間的パターンを呈しており、また発生の一時期に限定してみられることから、中枢神経系の発生に何らかの重要な役割を果たしているものと考えられる。本研究では、光学的イメージング法を用いた三次元的機能解析により、この広範囲伝播自発興奮活動の特性と、発生期における機能的役割について解析した。その結果、自発性depolalization waveのoriginは発生初期には中枢神経内に多数存在するが、発生とともに脊髄腰部に集約してくることが明らかとなった。

研究成果

• [雑誌論文] GABA-induced intracellular Ca^<2+> elevation in the embryonic chick brainstem slice. (2007)
  • 著者名/発表者名: Momose-Sato, Y. et al.
  • 雑誌名: Neuroscience Letters 411 ページ: 42-46
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Optical mapping of spatiotemporal emergence of functional synaptic connections in the embryonic chick olfactory pathway. (2007)
  • 著者名/発表者名: Sato, K., et al.
  • 雑誌名: Neuroscience 144 ページ: 1334-1346
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Spontaneous depolarization waves of multiple origins in the embryonic rat CNS. (2007)
  • 著者名/発表者名: Momose-Sato, Y. et al.
  • 雑誌名: European Journal of Neuroscience (in press)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] A comparative study of bioradiography in human brain slices and preoperative PET imaging. (2007)
  • 著者名/発表者名: Sasaki, T. et al.
  • 雑誌名: Brain Research (in press)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] GABA-induced intracellular Ca^<2+> elevation in the embryonic chick brainstem slice. (2007)
  • 著者名/発表者名: Momose-Sato, Y., Kinoshita, M, Sato, K.
  • 雑誌名: Neuroscience Letters 411 ページ: 42-46
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Optical mapping of spatiotemporal emergence of functional synaptic connections in the embryonic chick olfactory pathway. (2007)
  • 著者名/発表者名: Sato, K., Kinoshita, M., Momose-Sato, Y.
  • 雑誌名: Neuroscience 144 ページ: 1334-1346
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] GABA-induced intracellular Ca~<2+> elevation in the embryonic chick brainstem slice. (2007)
  • 著者名/発表者名: Momose-Sato, Y., et al.
  • 雑誌名: Neuroscience Letters 411 ページ: 42-46
• [雑誌論文] Spontaneous depolarization waves of multiple origins in the embryonic rat CNS. (2007)
  • 著者名/発表者名: Momose-Sato, Y. et al.
  • 雑誌名: European Journal of Neuroscience (,in press.)
• [雑誌論文] A comparative study of bioradiography in human brain slices and preoperative PET imaging. (2007)
  • 著者名/発表者名: Sasaki, T. et al.
  • 雑誌名: Brain Research (,in press.)
• [雑誌論文] Development of functional synaptic connections in the auditory system visualized with optical recording : Afferent-evoked activity is present from early stages. (2006)
  • 著者名/発表者名: Momose-Sato, Y. et al.
  • 雑誌名: Journal of Neurophysiology 96 ページ: 1949-1962
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Rhythmic neuronal discharge in the medulla and spinal cord of fetal rats in the absence of synaptic transmission. (2006)
  • 著者名/発表者名: Ren, J., et al.
  • 雑誌名: Journal of Neurophysiology 95 ページ: 527-534
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Optical recording of vagal pathway formation in the embryonic brainstem. (2006)
  • 著者名/発表者名: Momose-Sato, Y., Sato, K.
  • 雑誌名: Autonomic Neuroscience : Basic and Clinical 126-127 ページ: 39-49
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Imprinting modulates processing of visual information in the visual wulst of chicks. (2006)
  • 著者名/発表者名: Maekawa, F. et al.
  • 雑誌名: BMC Neuroscience 7
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Rhythmic neuronal discharge in the medulla and spinal cord of fetal rats in the absence of synaptic transmission. (2006)
  • 著者名/発表者名: Ren, J., Momose-Sato, Y., Sato, K., Greer, J.J.
  • 雑誌名: Journal of Neurophysiology 95 ページ: 527-534
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Development of functional synaptic connections in the auditory system visualized with optical recording : Afferent-evoked activity is present from early stages. (2006)
  • 著者名/発表者名: Momose-Sato, Y., Glover, J.C., Sato, K.
  • 雑誌名: Journal of Neurophysiology 96 ページ: 1949-1962
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Imprinting modulates processing of visual information in the visual wulst of chicks. (2006)
  • 著者名/発表者名: Maekawa, F., Komine, O., Sato, K., Kanamatsu, T., Uchimura, M., Tanaka, K., Ohki-Hamazaki, H.
  • 雑誌名: BMC Neuroscience 7 ページ: 75-87
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Development of functional synaptic connections in the auditory system visualized with optical recording : Afferent-evoked activity is present from early stages. (2006)
  • 著者名/発表者名: Momose-Sato, Y., et al.
  • 雑誌名: Journal of Neurophysiology 96 ページ: 1949-1962
• [雑誌論文] Imprinting modulates processing of visual information in the visual wulst of chicks. (2006)
  • 著者名/発表者名: Maekawa, F., et al.
  • 雑誌名: BMC Neuroscience 7
• [雑誌論文] Rhythmic neuronal discharge in the medulla and spinal cord of fetal rats in the absence of synaptic transmission (2006)
  • 著者名/発表者名: Ren, J.et al.
  • 雑誌名: Journal of Neurophysiology 95 ページ: 527-534
• [雑誌論文] Optical recording of vagal pathway formation in the embryonic brainstem (2006)
  • 著者名/発表者名: Momose-Sato, Y., Sato, K.
  • 雑誌名: Autonomic Neuroscience : Basic and Clinical (in press)
• [雑誌論文] Functional representation of the finger and face in the human somatosensory cortex : Intraoperative intrinsic optical imaging. (2005)
  • 著者名/発表者名: Sato, K., et al.
  • 雑誌名: NeuroImage 25 ページ: 1292-1301
  • NAID: 130007039125
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Optical imaging of large-scale correlated wave activity in the developing rat CNS. (2005)
  • 著者名/発表者名: Momose-Sato, Y. et al.
  • 雑誌名: Journal of Neurophysiology 94 ページ: 1606-1622
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Visualization of somatotopic representation of sensory cortex with intrinsic optical signals as guides for brain tumor surgery. (2005)
  • 著者名/発表者名: Nariai, T. et al.
  • 雑誌名: Journal of Neurosurgery 103 ページ: 414-423
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Maturation of odor representation in the honeybee antennal lobe. (2005)
  • 著者名/発表者名: Wang, S. et al.
  • 雑誌名: Journal of Insect Physiology 51 ページ: 1244-1254
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Primary vagal projection to the contralateral non-NTS region in the embryonic chick brainstem revealed by optical recording. (2005)
  • 著者名/発表者名: Momose-Sato, Y. et al.
  • 雑誌名: Journal of Membrane Biology 208 ページ: 183-191
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Functional representation of the finger and face in the human somatosensory cortex : Intraoperative intrinsic optical imaging. (2005)
  • 著者名/発表者名: Sato, K., 10 T., Tanaka, Y., Maehara, T., Miyakawa, N., Sasaki, S., Momose-Sato, Y., Ohno, K.
  • 雑誌名: NeuroImage 35 ページ: 1292-1301
  • NAID: 130007039125
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Optical imaging of large-scale correlated wave activity in the developing rat CNS. (2005)
  • 著者名/発表者名: Momose-Sato, Y., Honda, Y., Sasaki, H., Sato, K.
  • 雑誌名: Journal of Neurophysiology 94 ページ: 1606-1622
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Visualization of somatotopic representation of sensory cortex with intrinsic optical signals as guides for brain tumor surgery. (2005)
  • 著者名/発表者名: Nariai, T., Sato, T., Hirakawa, K., Ohta, Y., Tanaka, Y., Ishiwata, K., Ishii, K., Kamino, K., Ohno, K.
  • 雑誌名: Journal of Neurosurgery 103 ページ: 414-423
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Maturation of odor representation in the honeybee antennal lobe. (2005)
  • 著者名/発表者名: Wang, S., Zhang, S., Sato, K., Srinivasan, M.V.
  • 雑誌名: Journal of Insect Physiology 51 ページ: 1244-1254
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Primary vagal projection to the contralateral non-NTS region in the embryonic chick brainstem revealed by optical recording. (2005)
  • 著者名/発表者名: Momose-Sato, Y., Sato, K.
  • 雑誌名: Journal of Membrane Biology 208 ページ: 183-191
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Optical imaging of large-scale correlated wave activity in the developing rat CNS (2005)
  • 著者名/発表者名: Momose-Sato, Y. et al.
  • 雑誌名: Journal of Neurophysiology 94 ページ: 1606-1622
• [雑誌論文] Functional representation of the finger and face in the human somatosensory cortex : Intraoperative intrinsic optical imaging (2005)
  • 著者名/発表者名: Sato, K. et al.
  • 雑誌名: NeuroImage 25 ページ: 1292-1301
  • NAID: 130007039125
• [雑誌論文] Visualization of somatotopic representation of sensory cortex with intrinsic optical signals as guides for brain tumor surgery (2005)
  • 著者名/発表者名: Nariai, T. et al.
  • 雑誌名: Journal of Neurosurgery 103 ページ: 414-423
• [雑誌論文] Maturation of odor representation in the honeybee antennal lobe (2005)
  • 著者名/発表者名: Wang, S. et al.
  • 雑誌名: Journal of Insect Physiology 51 ページ: 1244-1254
• [雑誌論文] Primary vagal projection to the contralateral non-NTS region in the embryonic chick brainstem revealed by optical recording (2005)
  • 著者名/発表者名: Momose-Sato, Y., Sato, K.
  • 雑誌名: Journal of Membrane Biology 208(in press)
• [雑誌論文] Spontaneous depolarization waves of multiple origins in the embryonic rat CNS.
  • 著者名/発表者名: Momose-Sato, Y., Kinoshita, M., Sato, K.
  • 雑誌名: European Journal of Neuroscience (in press)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] A comparative study of bioradiography in human brain slices and preoperative PET imaging.
  • 著者名/発表者名: Sasaki, T., Nariai, T., Maehara, T., Sato, K., Oda, K., Ishii K.
  • 雑誌名: Brain Research (in press)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より