光刺激を用いた入力線維の選択的活性化による運動ニューロン序列動員神経機構の解明

• 研究課題/領域番号: 24659825
• 研究種目: 挑戦的萌芽研究
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 機能系基礎歯科学
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 姜 英男 大阪大学, 歯学研究科(研究院), 教授 (50177755)
• 研究分担者: 佐藤 元 大阪大学, 大学院歯学研究科, 助教 (10432452) ; 齋藤 充 大阪大学, 大学院歯学研究科, 講師 (50347770)
• 研究期間 (年度): 2012-04-01 – 2015-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2014年度)
• 配分額: 3,770千円 (直接経費: 2,900千円、間接経費: 870千円); 2013年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円); 2012年度: 2,470千円 (直接経費: 1,900千円、間接経費: 570千円)
• キーワード: サイズの原理 / 序列動員 / 等尺性収縮 / 運動ニューロン / 入力抵抗 / Ia感覚神経入力 / TASK / 一酸化窒素 / 等尺性筋収縮 / 運動単位 / 三叉神経 / 閉口筋 / 光遺伝学 / チャネルロドプシン-2 / 筋紡錘

研究成果の概要

Frequency-dependent facilitation を示すというIa線維から閉口筋支配α運動ニューロン(MN) へのシナプス入力の特性を利用した通常の電気刺激法により序列動員が生じることをパッチクランプ同時記録法や膜電位測光法を用いて明らかにした。また、閉口筋運動神経核 (JCMN)では、αMNの細胞体径の分布は二峰性を示し、γMNと同程度の小径のものが存在した。次に、電気生理学的膜特性に基づく分類を行った結果、αMNはA型K電流を示す大型と低閾値型Caスパイク(LTS)を示す小型の二種類に分けられ、γMNは特徴的なパルス後脱分極電位及び持続活性化型Na電流を示すことを見出した。

研究成果

• [雑誌論文] Generation of resonance-dependent oscillation by mGluR-I activation switches single spiking to bursting in mesencephalic trigeminal sensory neurons (2015)
  • 著者名/発表者名: Chung, G., Saito, M., Kawasaki, Y., Kawano, T., Yin, D., Lee, S., Kogo, M., Takada, M., Bae, Y., Oh, S.B & Kang, Y.
  • 雑誌名: European Journal of Neuroscience 巻: 41 号: 8 ページ: 998-1012
  • DOI: 10.1111/ejn.12858
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Enhanced lateral inhibition in the barrel cortex by deletion of phospholipase C-related catalytically inactive protein-1/2 in mice (2015)
  • 著者名/発表者名: Toyoda, H., Saito, M., Sato, H., Kawano, T., Kawakami, S., Yatani, H., Kanematsu, T., Hirata, M. & Kang, Y.
  • 雑誌名: Pflugers Arch – European Journal of Physiology 巻: in press
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Enhanced desensitization followed by unusual resensitization in GABAA receptors in phospholipase C-related catalytically inactive protein-1/2 double-knockout mice (2014)
  • 著者名/発表者名: Toyoda H, Saito M, Sato H, Tanaka T, Ogawa T, Yatani H, Kawano T, Kanematsu T, Hirata M, Kang Y
  • 雑誌名: Pflugers Archiv - European Journal of Physiology 巻: (Epub ahead of print) 号: 2 ページ: 267-284
  • DOI: 10.1007/s00424-014-1511-5
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Teeth clenching reduces arm abduction force (2014)
  • 著者名/発表者名: Sato H, Kawano T, Saito M, Toyoda H, Maeda Y, Tiirker KS, Kang Y
  • 雑誌名: Experimental Brain Research 巻: (Epub ahead of print) 号: 7 ページ: 2281-2291
  • DOI: 10.1007/s00221-014-3919-8
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Enhanced desensitization followed by unusual resensitization in GABAA receptors in phospholipase C-related catalytically inactive protein-1/2 double-knockout mice. (2014)
  • 著者名/発表者名: Toyoda H., Saito M., Sato H., Tanaka T., Ogawa T., Yatani H., Kawano T., Kanematsu T., Hirata M., Kang Y.
  • 雑誌名: Pflugers Archiv - European Journal of Physiology 巻: 印刷中
  • 査読あり
• [雑誌論文] A mathematical model of negative covariability of inter-columnar excitatory synaptic actions caused by presynaptic inhibition (2013)
  • 著者名/発表者名: Saito M, Tanaka T, Sato H, Toyoda H, Aoyagi T, Kang Y
  • 雑誌名: The European Journal of euroscience 巻: 38 号: 7 ページ: 2999-3007
  • DOI: 10.1111/ejn.12299
  • 査読あり
• [雑誌論文] GABAB receptor-mediated presynaptic inhibition reverses inter-columnar covariability of synaptic actions by intracortical axons in the rat barrel cortex (2013)
  • 著者名/発表者名: Sato H, Toyoda H, Saito M, Kobayashi M, Althof D, Kulik A, Kang Y
  • 雑誌名: The European Journal of Neuroscience 巻: 37 号: 2 ページ: 190-202
  • DOI: 10.1111/ejn.12041
  • 査読あり
• [雑誌論文] Capsaicin induces theta-band synchronization between gustatory and autonomic insular cortices (2012)
  • 著者名/発表者名: Saito M, Toyoda H, Kawakami S, Sato H, Bae YC, Kang Y.
  • 雑誌名: The Journal of Neuroscience 巻: 32 号: 39 ページ: 13470-13487
  • DOI: 10.1523/jneurosci.5906-11.2012
  • 査読あり
• [雑誌論文] Illusion caused by vibration of muscle spindles reveals an involvement of muscle spindle inputs in regulating isometric contraction of masseter muscles (2012)
  • 著者名/発表者名: Tsukiboshi T, Sato H, Tanaka Y, Saito M, Toyoda H, Morimoto T, Tiirker KS, Maeda Y, Kang Y
  • 雑誌名: Journal of Neurophysiology 巻: 108 号: 9 ページ: 2524-2533
  • DOI: 10.1152/jn.00997.2011
  • 査読あり
• [学会発表] 摂食行動に関与する島皮質神経活動の周期的同期化 (2015)
  • 著者名/発表者名: 姜英男 他
  • 学会等名: 第92回日本生理学会大会・第120回日本解剖学会総会全国学術集会合同大会
  • 発表場所: 神戸国際会議場（神戸）
  • 年月日: 2015-03-21
• [学会発表] ラットバレル皮質におけるカイニン酸誘発性オシレーション (2015)
  • 著者名/発表者名: 豊田博紀 他
  • 学会等名: 第92回日本生理学会大会・第120回日本解剖学会総会全国学術集会合同大会
  • 発表場所: 神戸国際会議場（神戸）
  • 年月日: 2015-03-21
• [学会発表] Enhanced CICR and SOCE in layer 3 pyramidal cells in the barrel cortex of PRIP-DKO mice (2014)
  • 著者名/発表者名: Kawano, T. et al.
  • 学会等名: The 44th Annual Meeting of the Society for Neuroscience
  • 発表場所: The Walter E. Washington Convention Center (Washington, USA)
  • 年月日: 2014-11-19
• [学会発表] Enhancement of I(NaP)-mediated resonance by mGluR-I activation induces burst firing in mesencephalic trigeminal sensory neurons (2014)
  • 著者名/発表者名: Kang, Y. et al.
  • 学会等名: The 44th Annual Meeting of the Society for Neuroscience
  • 発表場所: The Walter E. Washington Convention Center (Washington, USA)
  • 年月日: 2014-11-18
• [学会発表] Enhancement of lateral inhibition in the mouse barrel cortex by deletion of phospholipase C-related catalytically inactive protein-1/2 (2014)
  • 著者名/発表者名: Toyoda, H. et al.
  • 学会等名: The 44th Annual Meeting of the Society for Neuroscience
  • 発表場所: The Walter E. Washington Convention Center (Washington, USA)
  • 年月日: 2014-11-17
• [学会発表] Oscillation and synchronization of neuronal activity in the insular cortex implicated in the feeding behavior (2014)
  • 著者名/発表者名: Kang, Y. et al.
  • 学会等名: The 12th International Symposium on Molecular and Neural Mechanisms of Taste and Olfactory Perception
  • 発表場所: YR Umami Forum (Fukuoka)
  • 年月日: 2014-11-02
  • 招待講演
• [学会発表] PRIP-1/2ダブルノックアウトマウスのバレル皮質第3層錐体細胞におけるCICR及びSOCEの増強のメカニズム (2014)
  • 著者名/発表者名: 河野奨 他
  • 学会等名: 第56回歯科基礎医学会学術大会
  • 発表場所: 福岡国際会議場（福岡）
  • 年月日: 2014-09-27
• [学会発表] 三叉神経運動核閉口筋領域内のγ運動ニューロンの電気生理学的および組織学的特性 (2014)
  • 著者名/発表者名: 西村佳世 他
  • 学会等名: 第56回歯科基礎医学会学術大会
  • 発表場所: 福岡国際会議場（福岡）
  • 年月日: 2014-09-27
• [学会発表] cGMP依存性蛋白キナーゼの活性化によるTASK3コンダクタンスの抑制 (2014)
  • 著者名/発表者名: 田中千恵 他
  • 学会等名: 第56回歯科基礎医学会学術大会
  • 発表場所: 福岡国際会議場（福岡）
  • 年月日: 2014-09-27
• [学会発表] ラットバレル野におけるカイニン酸誘発性オシレーションの周期的同期化機構 (2014)
  • 著者名/発表者名: 豊田博紀 他
  • 学会等名: 第56回歯科基礎医学会学術大会
  • 発表場所: 福岡国際会議場（福岡）
  • 年月日: 2014-09-27
• [学会発表] カプサイシンの辛味認知およびそれに伴う自律神経系の活性化に関与する神経機構 (2014)
  • 著者名/発表者名: 佐藤元 他
  • 学会等名: 第56回歯科基礎医学会学術大会
  • 発表場所: 福岡国際会議場（福岡）
  • 年月日: 2014-09-26
• [学会発表] 咬合高径の拳上がモルモットの学習・記憶能に及ぼす影響 (2014)
  • 著者名/発表者名: 藤浪陽三 他
  • 学会等名: 第56回歯科基礎医学会学術大会
  • 発表場所: 福岡国際会議場（福岡）
  • 年月日: 2014-09-26
• [学会発表] 三叉神経運動ニューロンの序列動員の基盤となるイオンチャネル機構 (2014)
  • 著者名/発表者名: 齋藤充 他
  • 学会等名: 第56回歯科基礎医学会学術大会・総会サテライトシンポジウム
  • 発表場所: 福岡国際会議場（福岡）
  • 年月日: 2014-09-25
• [学会発表] 大脳皮質体性感覚野バレル皮質領野におけるカラム間の周期的同期化機構 (2014)
  • 著者名/発表者名: 豊田博紀 他
  • 学会等名: 第56回歯科基礎医学会学術大会・総会サテライトシンポジウム
  • 発表場所: 福岡国際会議場（福岡）
  • 年月日: 2014-09-25
• [学会発表] cGMP依存性蛋白キナーゼによるTASK電流の調節 (2014)
  • 著者名/発表者名: 齋藤充 他
  • 学会等名: 第37回日本神経科学大会
  • 発表場所: 横浜国際平和会議場（横浜）
  • 年月日: 2014-09-12
• [学会発表] TASKチャネルによる咬筋運動ニューロンの序列動員生成機序 (2014)
  • 著者名/発表者名: 豊田博紀 他
  • 学会等名: 第37回日本神経科学大会
  • 発表場所: 横浜国際平和会議場（横浜）
  • 年月日: 2014-09-11
• [学会発表] ラットバレル皮質における周期的同期化に関与するGABA(B)受容体媒介性シナプス前抑制 (2014)
  • 著者名/発表者名: 佐藤元 他
  • 学会等名: 第37回日本神経科学大会
  • 発表場所: 横浜国際平和会議場（横浜）
  • 年月日: 2014-09-11
• [学会発表] Phospholipase C-related inactive protein regulates the phasic and tonic inhibition in the barrel cortex. (2013)
  • 著者名/発表者名: Toyoda H., Saito M., Sato H., Kanematsu T., Hirata M., Kang Y.
  • 学会等名: The 11th Japan-Korea Joint Symposium of Brain Sciences, and Cardiac and Smooth Muscles
  • 発表場所: Shizuoka
  • 招待講演
• [学会発表] Phospholipase C-related inactive proteins are involved in the rgulation of phasic and tonic inhibition int eh barrel cortex. (2013)
  • 著者名/発表者名: Toyoda H., Saito M., Sato H., Kanematsu T., Hirata M., Kang Y.
  • 学会等名: The 43rd Annual Meeting of the Society of Neuroscience
  • 発表場所: San Diego
• [学会発表] Rank-ordered recruitment of jaw-closing a0motoneurons depending on the activities of TASK1 and TASK3 channels in the rat. (2013)
  • 著者名/発表者名: Saito M., Ishogai-Morita Y., Emura N., Toyoda H., Kang Y.
  • 学会等名: The 43rd Annual Meeting of the Society for Neuroscience
  • 発表場所: San Diego
• [学会発表] バレル皮質錐体細胞においてPRIP遺伝子欠損により細胞外シナプスGABAA受容体の発現が増加する (2013)
  • 著者名/発表者名: 豊田博紀、齋藤充、佐藤元、兼松隆、平田雅人、姜英男
  • 学会等名: 第36回日本神経科学大会
  • 発表場所: 京都
• [学会発表] カプサイシンの島皮質での受容による内臓-内臓間自律神経反射の修飾の可能性 (2013)
  • 著者名/発表者名: 齋藤充、豊田博紀、佐藤元、姜英男
  • 学会等名: 日本味と匂学会第47回大会
  • 発表場所: 仙台
• [学会発表] PRIP1/2蛋白の発現抑制はバレル皮質錐体細胞において一過性GABA抑制を強化する (2013)
  • 著者名/発表者名: 豊田博紀、齋藤充、佐藤元、兼松隆、平田雅人、姜英男
  • 学会等名: 第55回歯科基礎医学会学術大会
  • 発表場所: 岡山
• [学会発表] カプサイシンによって惹起こされる島皮質味覚野-自律機能関連領野間のθリズム同期化現象 (2013)
  • 著者名/発表者名: 齋藤充、豊田博紀、佐藤元、姜英男
  • 学会等名: 第55回歯科基礎医学会学術大会
  • 発表場所: 岡山
• [学会発表] 光学的膜電位測定によって観察されたラットバレル野における周期的同期化 (2013)
  • 著者名/発表者名: 佐藤元、豊田博紀、齋藤充、姜英男
  • 学会等名: 第55回歯科基礎医学会学術大会
  • 発表場所: 岡山
• [学会発表] Phospholipase C-related inactive protein modulates desensitization and resensitization of GABAA receptor currents in the barrel cortex (2012)
  • 著者名/発表者名: Toyoda, H. et al.
  • 学会等名: Society for Neuroscience The 42nd Annual Meeting
  • 発表場所: New Orleans
• [学会発表] A physiological method to determine the vertical dimension of occlusion (2012)
  • 著者名/発表者名: Tanaka, Y. et al.
  • 学会等名: Society for Neuroscience The 42nd Annual Meeting
  • 発表場所: New Orleans
• [学会発表] PRIP遺伝子欠損によりバレル皮質錐体細胞におけるGABAA電流の脱感作および再感作が増強する (2012)
  • 著者名/発表者名: 豊田博紀 他
  • 学会等名: 第35回日本神経科学大会
  • 発表場所: 名古屋
• [学会発表] カプサイシンによって惹起される島皮質味覚野－自律機能関連領野間のθリズム同期化現象 (2012)
  • 著者名/発表者名: 齋藤充 他
  • 学会等名: 第35回日本神経科学大会
  • 発表場所: 名古屋
• [備考] 口腔生理学教室(姜研究室)ウェブページ
  • URL: http://web.dent.osaka-u.ac.jp/~phys/
• [備考] 口腔生理学教室（姜研究室）ウェブページ
  • URL: http://web.dent.osaka-u.ac.jp/̃phys/
• [備考] 大阪大学 最新研究成果リリース
  • URL: http://www.osaka-u.ac.jp/ja/news/ResearchRelease/2012/10/20121017_1