光学イメージングと生体染色による孤束核情報処理機構の個体発生学的解析

• 研究課題/領域番号: 17500272
• 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・筋肉生理学
• 研究機関: 東京医科歯科大学
• 研究代表者: 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)
• 研究分担者: 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)
• 研究期間 (年度): 2005 – 2006
• 研究課題ステータス: 完了 (2006年度)
• 配分額: 3,500千円 (直接経費: 3,500千円); 2006年度: 1,400千円 (直接経費: 1,400千円); 2005年度: 2,100千円 (直接経費: 2,100千円)
• 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 / 孤束核 / 生体染色

研究概要

延髄孤束核(NTS)は、生体内の諸器官からの情報が集約的にインプットされる"gate"になっている点で特異的な脳神経核である。これまでの研究では、解剖学的手法や従来のマイクロ電極法、きらにはパッチクランプ法の導入により、これらの循環反射系を構成するひとつひとつの要素に関して、細胞やチャネルのレベルにおいて解析が進められてきた。こうした研究は、反射系を構成するひとつひとつの要素の性質を理解し、全体を捉えようとするものであるが、孤束核はそれらの要素としてのニューロンの機能的集合体であり、そこに要素論のみでは解決できないシステムとしての特有の機能が発現している。システムレベルでの研究のストラテジーとして、われわれはこれまで、比較的単純なモデル系として発生初期の鶏胚/ラット胚脳幹摘出標本を実験対象として、これに「ニューロン活動の光学的イメージング法」を適用し、舌咽/迷走神経関連核の機能発生の初期過程を明らかにしてきた。この研究を遂行する過程で、(1)embryoでの比較的単純な系からadultでの複雑な系にどのようにして成熟していくのか、(2)舌咽神経と迷走神経を介して入ってくる情報が、孤束核においてどのように処理されて出力されていくのか、ということが次に問題になってきた。
そこで、本研究では、膜電位感受性色素を用いた「ニューロン活動の光学的イメージング」と、ニューロン活動に伴う内因性の光学的変化から脳皮質活動を光学的に計測する「内因性光学イメージング法」を哺乳類延髄孤束核に適用し、これにニューロトレーサーを用いた形態観察を併用して、舌咽神経や迷走神経を通して伝えられた心血管系や呼吸器系からの入力情報が、孤束核内においてどのような機構により処理されて出力されていくのかを個体発生学的に解析した。その結果、迷走神経から対側への新たな直接投射が存在することやarea postremaへの投射が発生の早い時期から存在し、機能的にも同時期から活動し始め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 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: 1946-1962
  • 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., Nariai, T., Tanaka, Y., Maehara, T., Miyakawa, N., Sasaki, S., Momose-Sato, Y., Ohno, K.
  • 雑誌名: NeuroImage 25 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 Nerophysiology 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] 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] 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] 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