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本研究は神経伝達物質のグルタミン酸とノルアドレナリンが、脳を構成する最も主要なグリア細胞であるアストロサイトの生理学的な応答を介して協調的に働き、脳血流制御を担っているのではないかという仮説を検証することを試みた。
平成26年度としては、グルタミン酸とノルアドレナリンがアストロサイトの生理学的な変化に対して協調的に働くかどうかについて2光子顕微鏡イメージング法とマウス急性脳スライス法を用いたin vitroの実験系で検討を進めた。その結果、グルタミン酸とノルアドレナリンがアストロサイトの生理学的な変化に対し、アドレナリン受容体のサブタイプ依存的な協調作用を示すことが示唆された。一方、ここ数年で急性脳スライス法による実験は血流がないために脳血管の反応を十分に調べられない可能性が示唆され始めており、in vivoの実験系を導入することが急務であると考えられた。そこで、平成27年度としては実験手法として新たに覚醒動物を用いたin vivoの研究手法を導入することで更なる研究の発展を試みた。in vivo の研究手法を導入するに当たり運動学習中の大脳皮質一次運動野（M1）に着目し、マウス右前肢レバー引き学習試験中のM1での2光子顕微鏡イメージングと薬物の局所投与を組み合わせる実験系の開発に取り組んだ。薬物をM1に限定的に投与するために、M1にガイドカニューラを設置したマイクロポンプによる薬物投与を導入した。この時の脳血管の変化を2光子顕微鏡で観察するための開頭手術を行い、ガラスを設置した。カニューラから蛍光物質のAlexa 594をマイクロポンプによって投与した結果、ポンプから排出された蛍光物質の拡散が観察されたことから、M1に対する限定的な薬物処理を行いつつ脳血管の変化の変化をin vivoでリアルタイムに観察することができる可能性を示した。
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