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2018 年度 実施状況報告書

痛覚刺激による注意干渉の回路メカニズム:マウス皮質イメージングを用いた解析

研究課題

研究課題/領域番号 18K06518
研究機関新潟大学

研究代表者

菱田 竜一  新潟大学, 脳研究所, 准教授 (90313551)

研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2022-03-31
キーワード神経科学 / 脳・神経 / 生理学 / 可視化 / 認知科学 / 痛覚
研究実績の概要

1、皮質イメージングによる注意干渉関連領域の同定を行った。頭頂連合野を賦活させると一次視覚野が抑制されることから、注意干渉関連領域として頭頂連合野を候補にあげられた。対照実験として、一次視覚野の腹側に位置する高次領野を賦活し、その効果をフラビンイメージングにより解析した。賦活には、側頭部位に注入したMNI-ケージド-L-グルタミン酸からUVフラッシュ光を照射してグルタミン酸を放出させた。同領野から一次視覚野への若干の興奮性伝播が見られたことから連合野賦活との差異が明白になり、一次視覚野抑制に対する頭頂連合野の特異性を明らかにすることができた。
2、感覚野抑制に働く神経経路の同定を行った。頭頂連合野から一次視覚野への皮質内経路の切断したマウスの頭頂連合野にMNI-ケージド-L-グルタミン酸を注入し、UVフラッシュ光照射によるグルタミン酸放出で同領域を賦活させた。その効果をフラビンイメージングにより解析したところ、一次視覚野の抑制応答が消失することを見出し、頭頂連合野から一次視覚野への皮質内経路が抑制応答に必要であることを明らかにした。
3、注意干渉関連領域の賦活と感覚野抑制の程度との関係を調べた。強弱2種の電流強度により頭頂連合野を電気刺激し、各々について一次視覚野の神経活動が抑制される様をフラビンイメージングによって測定した。その結果、電気刺激の強度の強ければ、頭頂連合野の興奮は大きくなるとともに、一次視覚野がより強く抑制されることが観測され、両領野間の定量的な関係を明らかにした。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

3: やや遅れている

理由

研究代表者が所属する研究室の教授が定年退職を迎えるにあたり、退職記念行事の準備と実施、ならびに教授退職に伴う種々の事務手続き、研究室の備品・薬品等の整理業務に膨大な時間がかかった。

今後の研究の推進方策

1、皮質イメージングによる注意干渉関連領域の同定をさらに進める。視覚野の視覚応答を抑制する注意干渉関連領域として頭頂連合野を既に同定したが、この他の脳領域についても検討する。特に、聴覚野と体性感覚野の応答抑制を指標にして探索を行う。
2、痛覚刺激により賦活され、感覚野抑制に働く神経経路の同定を試みる 。麻酔マウスの後肢をサイン波電気刺激した後、灌流固定・免疫染色を行う。c-fos蛋白質の発現を調べ、賦活した脳部位を同定する。さらには、痛覚刺激で賦活する皮質領域にトレーサーを注入し、神経結合を明らかにする。

次年度使用額が生じた理由

(理由)研究代表者が所属する研究室の教授が定年退職を迎えるにあたり、退職記念行事の準備と実施、ならびに教授退職に伴う種々の事務手続き、研究室の備品・薬品等の整理業務に膨大な時間がかかった。そのため、研究の進展を遅らさざるを得なくなり、使用する予定であった研究費が未使用となったから。(使用計画) 皮質イメージングによる注意干渉関連領域の同定で使用するマウスや、感覚野抑制に働く神経経路の同定に使用するマウスや試薬の購入に使用する。

  • 研究成果

    (8件)

すべて 2018 その他

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件、 オープンアクセス 3件) 学会発表 (4件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Molecular diversity of clustered protocadherin-α required for sensory integration and short-term memory in mice.2018

    • 著者名/発表者名
      Yamagishi T, Yoshitake K, Kamatani D, Watanabe K, Tsukano H, Hishida R, Takahashi K, Takahashi S, Horii A, Yagi T, Shibuki K.
    • 雑誌名

      Sci Rep.

      巻: 8 ページ: 9616

    • DOI

      10.1038/s41598-018-28034-4.

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Higher visual responses in the temporal cortex of mice.2018

    • 著者名/発表者名
      Nishio N, Tsukano H, Hishida R, Abe M, Nakai J, Kawamura M, Aiba A, Sakimura K, Shibuki K.
    • 雑誌名

      Sci Rep.

      巻: 8 ページ: 11136

    • DOI

      10.1038/s41598-018-29530-3.

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Direct Relay Pathways from Lemniscal Auditory Thalamus to Secondary Auditory Field in Mice.2018

    • 著者名/発表者名
      Ohga S, Tsukano H, Horie M, Terashima H, Nishio N, Kubota Y, Takahashi K, Hishida R, Takebayashi H, Shibuki K.
    • 雑誌名

      Cereb Cortex

      巻: 28 ページ: 4424-4439

    • DOI

      10.1093/cercor/bhy234.

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] 痛みは一次感覚野のレベルで知覚応答を遮断する2018

    • 著者名/発表者名
      菱田竜一、澁木克栄
    • 学会等名
      日本神経科学会
  • [学会発表] 後部頭頂連合野の高次機能: マウスモデルを用いた解析2018

    • 著者名/発表者名
      吉武講平、西尾奈々、塚野浩明、菱田竜一、八木健、澁木克栄
    • 学会等名
      日本神経科学会
  • [学会発表] マウス大脳聴覚野のトノトピーの複雑性は視床皮質路の投射構造を反映する2018

    • 著者名/発表者名
      塚野浩明、大賀慎平、堀江正男、寺島裕貴、西尾奈々、窪田和、高橋邦行、菱田竜一、竹林浩秀、澁木克栄
    • 学会等名
      日本神経科学会
  • [学会発表] 側頭皮質まで続くマウス視覚腹側経路の発見2018

    • 著者名/発表者名
      西尾奈々、塚野浩明、菱田竜一、阿部学、中井淳一、川村名子、饗場篤、崎村健司、澁木克栄
    • 学会等名
      日本神経科学会
  • [備考] 新潟大学脳研究所システム脳生理学分野ホームページ

    • URL

      http://www.bri.niigata-u.ac.jp/~physio/

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公開日: 2019-12-27  

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