| 研究課題/領域番号 |
17J05310
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| 研究機関 | 国立研究開発法人国立精神・神経医療研究センター |
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研究代表者 |
窪田 慎治 国立研究開発法人国立精神・神経医療研究センター, 神経研究所 モデル動物開発研究部, 特別研究員(PD)
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| 研究期間 (年度) |
2017-04-26 – 2020-03-31
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| キーワード | 感覚ゲーティング / シナプス前抑制 / 延髄楔状束核 / 脊髄後根神経節細胞 / 光遺伝学 |
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| 研究実績の概要 |
本研究の目的は、随意運動の制御に体性感覚情報が果たす役割及び体性感覚情報処理を担う神経基盤を明らかにすることである。本年度は、昨年度に引き続き実験個体であるサルの行動訓練を行うとともに、前腕筋活動記録用の電極埋め込み術、末梢神経活動記録用のカフ電極埋め込み術などの外科的手術を行った。現在訓練中の個体に関しては、外科的手術後順調に体調の回復を認めており、今後、神経活動記録用のチャンバー留置を行い延髄楔状束核などの感覚ニューロンの神経活動を記録していく予定である。
また、上記に加えて光遺伝学を用いて末梢神経の活動を神経線維type選択的に操作する手法の開発を継続して行った。結果、光刺激によって誘発される神経活動は、その反応の大きさが導入遺伝子の発現割合に依存していること、短い刺激間隔の連発刺激に対してはその反応性が低下することなどが観察され、光刺激特有の電気生理学的特性を明らかにすることができた。これら、これまでに神経回路研究で用いられてきた電気刺激によって誘発される神経活動との相違点は、今後、光遺伝学的手法を用いて末梢神経の活動を制御する上で指標となる重要な所見であった。得られた結果は、国際学会にて発表を行い、多くの研究者から評価を得ることができた。現在、これらの結果をまとめ国際誌に投稿中である。
さらに、上記ラットで確立された手法を用いて、マカクサルを対象に光遺伝学による末梢神経の活動制御を試みた。現在までに、組織学的及び電気生理学的解析により、齧歯類と同様に末梢神経へウイルスベクターを注入することでDRG細胞に遺伝子導入が可能なこと、またその遺伝子導入した末梢神経を光刺激によって活性化可能なことが確認できている。霊長類において、光遺伝学による末梢神経活動の操作はこれまでに行われておらず、今回その実現可能性を示すことができたことは、非常に大きな進展であったと考える。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
当該年度は、実験個体であるサルの行動訓練及び覚醒行動下の動物から慢性的に神経活動を記録するために必要な外科的処置を中心に行った。現在訓練中の実験個体は、外科的手術から順調に体調及び課題パフォーマンスの回復を認めており、今後神経活動の記録を開始する段階となっている。また、光遺伝学を用いて末梢神経活動を制御するための新たな実験手法に関しても、齧歯類を用いた検討から確立することができており、さらに霊長類においてもその実験手法を用いて光遺伝学による末梢感覚の操作が可能なことを確認できている。これらの研究成果は、国際学会にて発表を行い、現在国際誌に投稿中である。
以上が本年度の状況である。着実に実験を遂行しその結果をまとめることができているため、概ね順調に進展していると判断する。
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| 今後の研究の推進方策 |
今後の本研究課題の推進方針としては、外科的手術が終了した個体から順次神経細胞活動の記録を開始し、延髄、脊髄などの感覚ニューロンの神経活動記録に着手する。さらに、中枢神経系における体性感覚情報処理の包括的な理解のため、高次脳領域である一次体性感覚野の神経細胞の記録を合わせて行う。光遺伝学を用いて末梢神経活動を人為的に操作する実験手法に関しては、霊長類においてAAVベクターを用いた遺伝子導入の成否を確認することが難しい、その効果が齧歯類と霊長類では異なる、などの問題点があるものの引き続き検討を行い、光遺伝学による体性感覚信号の制御を目指す。
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