| 研究課題/領域番号 |
20K06879
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分46010:神経科学一般関連
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| 研究機関 | 帝京大学 |
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研究代表者 |
村部 直之 帝京大学, 医学部, 講師 (90348813)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2025-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
3,770千円 (直接経費: 2,900千円、間接経費: 870千円)
2024年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円)
2023年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円)
2022年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円)
2021年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円)
2020年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
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| キーワード | 皮質脊髄路 / 精緻化 / 腰髄 / 頸髄 / 神経解剖 / 神経発達 / 運動ニューロン |
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| 研究開始時の研究の概要 |
身体の運動中枢である大脳皮質運動野は、前肢、後肢など制御する身体部位が運動野内で大まかに分かれている。本研究は、成体で後肢を制御する運動野領域が幼若期には前肢を制御することを神経回路の可視化や刺激に対する生理学的応答を指標にして明らかにしてゆく。この研究は、皮質脊髄回路の発達に新しい視点を提供すると共に、成体の脊髄損傷時の代償性回路の発達の解明にも貢献する。
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| 研究実績の概要 |
マウスの皮質脊髄路は、他の神経回路同様、過剰投射・シナプス形成過程の後、軸索撤退・シナプス除去等により精緻化する。本研究では、成体では後肢の運動制御に関与する皮質脊髄ニューロンが発達初期には頸髄に投射し、前肢の運動制御に関与する可能性を検証することが目的である。そのために、以下の3つの柱に分けて研究を進めている。(1) 後肢支配領野の皮質脊髄ニューロンが頸髄から撤退する時期を特定する。(2)幼若頸髄に投射した後肢支配領野の皮質脊髄ニューロンが成体では腰髄へ投射することを示す。(3) 予定後肢支配領野の皮質脊髄ニューロンが前肢運動制御に関与することを示す。
2023年度には、幼若期の前腕筋運動ニューロンと直接シナプス結合する皮質脊髄ニューロンが成体で腰髄へ投射する可能性を検証するために、幼若期の前腕筋運動ニューロンプールに投射するニューロンの選択的標識法を開発した。上記運動ニューロンプールは脊髄腹側に位置しており、脊髄背側を経由しないピペットの刺入法が必要であった。脊髄側方部から斜角でピペットを挿入することで、脊髄背側を経由せずに運動ニューロンプールへアプローチすることが可能になった。次に、運動ニューロンプールに限局する微量注入法を検討した。複数の圧力注入装置を用いて、微量注入を試みたが、運動ニューロンプール内に限局する微量注入を安定して行うことが困難だった。そこで、イオントフォレーシス法を試みたところ、良好な結果が得られた。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
4: 遅れている
理由
幼若期の運動ニューロンプールに投射するニューロンの選択的標識法の開発に時間を要したため。
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| 今後の研究の推進方策 |
幼若期に頸髄に投射した幼若期に頸髄に投射した皮質脊髄ニューロンが成体では腰髄に投射することを示す論文を投稿する。
また、頸髄へ過剰投射した皮質脊髄軸索の撤退時期を決定する実験を継続し、例数の蓄積および日齢の追加をする（１）。次に、幼若期の予定後肢野への皮質内微小刺激を行う。幼若頸髄に投射しかつその後シナプス除去する皮質脊髄ニューロンには、前腕筋運動ニューロンと直接シナプス結合する集団が含まれる。この皮質脊髄ニューロンの一部が成体で腰髄へ投射する可能性があり、それを検証する。幼若運動ニューロンと直接シナプス結合する皮質脊髄ニューロンを成体まで長期間標識するために、幼若前腕筋運動ニューロンプールに限局してCreリコンビナーゼを発現するアデノ随伴ウイルス（AAV-Cre）を微量注入することにより、前腕筋運動ニューロンと直接シナプス結合するシナプス前細胞にCreを発現させる。次に、Cre依存的発現を示す蛍光タンパク質をコードするAAVを成体大脳皮質の後肢領野に注入することにより、幼若期の運動ニューロンのシナプス前細胞の中でも皮質脊髄ニューロンのみを順行性に可視化する (2)。
体性感覚野由来の皮質脊髄線維の脊髄内投射が長軸方向に走行するのは脊髄後角での前肢皮膚感覚の体部位局在が脊髄の長軸方向に対して細長く数セグメント以上に渡って存在することに対応するのではないかと作業仮説を立てている。つまり、上行性の性質である体性感覚野の体部位局在とその部位から下行性出力がループを形成していることを意味する。これを検証するために、生理学的に大脳皮質体性感覚野および脊髄後角の体部位局在を調べた後に、順行性標識された線維の分布との対応関係を調べる。
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