研究課題
近年、大脳皮質や大脳辺縁系における機能的変化が疼痛の病態の形成に重要であることが示唆されている。しかしながら、高次脳領域に着目し、疼痛の発生に寄与している神経回路の同定およびそのメカニズムを詳細に検討した研究は少ない。我々はこれまでの研究で、疼痛急性期に大脳皮質第一次体性感覚野（S1）の神経活動が亢進し、各細胞間の活動相関性が増加することを生体カルシウムイメージング法を用いて示してきた。本研究では、化学遺伝学的手法と2 光子顕微鏡による生体カルシウムイメージング法を組み合わせ、疼痛伝達路の中継点である視床から投射される神経回路を特異的に操作することで、疼痛の発生や維持に関与する神経回路基盤を明らかにしようと考えた。まず、S1後肢領域（S1HL）に逆行性トレーサーを注入することで、視床後核からS1HLに投射があることがわかった。さらに化学遺伝学的手法により視床後核からS1HLの経路の活性を特異的に変化させることで疼痛閾値に影響を及ぼすことがわかった。また、疼痛時のS1神経活動の詳細な分析のために任意の細胞を選択して光刺激が出来る2光子ホログラフィック顕微鏡を使用し、S1後肢領域の神経細胞にカルシウム感受性蛋白質および光活性化タンパク質を発現させ、炎症性疼痛モデルマウス作製前後でS1の１つの神経細胞を刺激した際の周囲の神経細胞の応答を経時的に観察することで各神経細胞間の機能的結合を評価した。その結果、疼痛急性期では作製前に比較して周囲の応答する神経細胞数が上昇し、疼痛の改善に伴って応答する神経細胞数が低下することがわかった。疼痛急性期には、S1において神経細胞活動が亢進するだけではなく、各神経細胞間の機能的結合が強化され、その結果、活動相関性が増加することがわかった。さらにその結果には、視床後核からS1HLの神経回路の関与が示唆された。
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Science Advances
巻: 7 ページ: eabd8261
10.1126/sciadv.abd8261
