ニューロン活動の光学計測/画像化による脊髄神経再生に伴う異常知覚発生機構の解析

1999 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 11671422
• 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, 医学部, 助手 (80291342)
• キーワード: 脊髄 / 光学的測定 / development / 神経回路 / 画像イメージ / 機能形成

研究概要

末梢神経切断に伴う再生過程において、脊髄神経のシナプス結合パターンは成熟型から幼若型へと変化すると考えられている。同様の可塑的変化は、受容体レベルでも起こることが示唆されており、このような細胞レベル、システムレベルでの可塑的変化が、脊髄神経再生に伴う異常知覚の原因ではないかと推測される。これらの点を明らかにするためには、再生脊髄における神経回路網の機能的なre-arrangementを証明し、そのつながりや受容体の機能的特性を幼若脊髄と比較検討することが不可欠である。本研究は、膜電位感受性色素とニューロン電位活動の工学的多チャネル計測法を発生初期胚に適用し、個体発生に伴う神経回路網の機能的システム構築と、それに関わる受容体の機能的発現過程について解析を行い、末梢神経再生に伴う神経因性疼痛の発症メカニズムを明らかにすることを目的とする。
本年度は、まず形態学的解析が比較的進んでいる鶏胚を用いて、脊髄神経回路網の正常な機能発生過程について解析を行った。孵卵5日から7日(stage26〜31)の鶏胚脊髄スライス標本において、脊髄神経を刺激した際のニューロン活動パターンを光学的に計測し、脊髄神経回路網の機能的形成過程を追跡した。感覚神経の順行性刺激により、後角および前角にシナプス後電位が誘発されるが、それぞれの発進過程をC13、LS5のレベルで検討した。前角のシナプス後電位はC13、LS5ともstage29〜30から検出されたが、後角のシナプス後電位の発現はこれより早く、C13ではstage28から、LS5ではstage29からと、頭尾方向における発達の違いがあることが示された。

研究成果

• [文献書誌] Arai, Y. et al.: "Optical mapping of neural network activity in the chick spinal cord at an intermediate stage of embryonic development."Journal of Neurophysiology. 81. 1889-1902 (1999)
• [文献書誌] Momose-Sato, Y. et al.: "Optical imaging of spatiotemporal patterning of neural responses in the embryonic chick superior cervical ganglion."Neuroscience. 90. 1069-1083 (1999)
• [文献書誌] Momose-Sato, Y. et al.: "Optical identification of calcium-dependent action potentials transiently expressed in the embryonic rat brainstem."Neuroscience. 90. 1293-1310 (1999)
• [文献書誌] Sato, K. et al.: "Optical mapping of revels the functional organization of the trigeminal nuclei in the chick embryo."Neuroscience. 93. 687-702 (1999)
• [文献書誌] Momose-Sato, Y. et al.: "Evalution of valtage-sensitive dyes for monitoring for long-term recording of neural activity in the hippocampus."Journal of Membrane Biology. 172. 145-157 (1999)
• [文献書誌] Tanaka, T et al.: "Physiological consistency in trial-to-trial variation in intrinsic-optical responses to single-whisker movement in the rat D1-barrel cortex."Neuroscience Research. (in press). (2000)
• [文献書誌] Momose-Sato, Y. et al.: "Optical approaches to embryonic development of neural function in the brainstem."Progress in Neurobiology. (in press).
• [文献書誌] 神野耕太郎 他: "膜電位感受性色素をもちいた計測と解析法"日本生理学雑誌. 61. 95-134 (1999)
• [文献書誌] 新井嘉容 他: "鶏胚脊髄スライス神経回路網の光学的マッピング"脊髄電気診断学. 21. 5-8 (1999)
• [文献書誌] 新井嘉容 他: "焦点/基礎研究最前線 光学的計測法による脊髄神経回路形成の解析"脊椎・脊髄ジャーナル.
• [文献書誌] 神野耕太郎 他: "膜電位活動の光学的計測"日本レーザー医学会誌. 20. 391-403 (1999)
• [文献書誌] 佐藤勝重 他: "non-RI 分子生物学実験プロトコール"羊土社. 199 (1999)