島皮質における周期的同期化機構の解明とその機能的役割

2016 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 25462884
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 佐藤 元 大阪大学, 歯学研究科, 助教 (10432452)
• 研究期間 (年度): 2013-04-01 – 2017-03-31
• キーワード: 味覚 / 島皮質 / アナンダミド / カプサイシン / オシレーション

研究実績の概要

本研究では、ラット島皮質のスライス標本を用いて、アナンダミドを含む人工脳脊髄液を灌流投与したときに、島皮質味覚野と胃腸自律機能関連領野の神経活動が周期的に同期化する機構を膜電位測光法を用いて観察した。その結果、シータリズムの振動興奮が味覚野において誘発された後、胃腸自律機能関連領野に伝播し、味覚野と自律機能関連領野の神経細胞間にシータリズムの周期的同期化が生じることを明らかにした。また、アナンダミドにより誘発される周期的同期化は、CB1受容体拮抗薬およびN-オレイルエタノールアミンによって抑制されることを見出した。最終年度では、in vitro でPPARα作動薬についての追加実験を行い、アナンダミド誘発性の周期的同期化はPPARα作動薬でなくGPR119作動薬により抑制されることを明らかにした。これらの結果から、CB1受容体とGPR119の相反する作用により、島皮質味覚野と胃腸自律機能関連領野の神経細胞間に生じるシータリズムの周期的な神経活動が制御され、味覚野と胃腸自律機能関連領野における満腹または空腹時の脳内の神経活動に関与している可能性が示唆された。これら一連のin vitro研究の成果を、原著論文として最終年度に報告した。さらに、本研究では、カプサイシンのヒト舌への投与により、島皮質味覚野と自律機能関連領野が賦活し、カプサイシンの辛味認知そのものが指尖体温上昇のような自律神経反応を引き起こす可能性があることを、機能的核磁気共鳴断層画像撮影装置を用いて明らかにした。情動的な摂食行動についての神経メカニズムや辛味の認知に伴う自律神経反応のメカニズムの全貌はこれまで確立されていなかったが、島皮質における周期的同期化はそれらの機構の解明に大きく寄与するものであり、本研究の研究意義は高い。

研究成果

• [雑誌論文] A distinct functional distribution of α and γ motoneurons in the rat trigeminal motor nucleus. (2017)
  • 著者名/発表者名: Morita-Isogai, Y., Sato, H., Saito, M., Kuramoto, E., Yin, D., Kaneko, T., Yamashiro, T., Takada, K., Oh, S.B., Toyoda, H., & Kang, Y.
  • 雑誌名: Brain Structure and Function 巻: - ページ: 1-9
  • DOI: 10.1007/s00429-017-1400-8
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] The possible role of TASK channels in rank-ordered recruitment of motoneurons in the dorsolateral part of the trigeminal motor nucleus. (2016)
  • 著者名/発表者名: Okamoto, K., Emura, N., Sato, H., Fukatsu, Y., Saito, M., Tanaka, C., Morita, Y., Nishimura, K., Kuramoto, E., Yin, D., Furutani, K., Okazawa, M., Kurachi, Y., Kaneko, T., Maeda, Y., Yamashiro, T., Takada, K., Toyoda, H. & Kang, Y.
  • 雑誌名: eNeuro 巻: 3(3) ページ: e0138-16: 1-19
  • DOI: 10.1523/ENEURO.0138-16
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] A role of CB1R in inducing θ-rhythm coordination between the gustatory and gastrointestinal insula. (2016)
  • 著者名/発表者名: Kang, Y., Sato, H., Saito, M.,Yin, D., Park, S.K., Oh, S.B., Bae, Y.C. & Toyoda, H.
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 6 ページ: 32529: 1-14
  • DOI: 10.1038/srep32529
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [学会発表] アナンダミドにより島皮味覚野と胃腸自律領野間にネットワークオシレーションが誘発される (2017)
  • 著者名/発表者名: 豊田博紀、佐藤元、尹東旭、姜英男
  • 学会等名: 第94回 日本生理学会大会
  • 発表場所: アクトシティ浜松（静岡県浜松市）
  • 年月日: 2017-03-28 – 2017-03-30
• [学会発表] Role of anandamide-induced network oscillation in the insular cortex in causing taste-driven feeding (2016)
  • 著者名/発表者名: Sato, H., Yin, D., Toyoda, H., Kang, Y.
  • 学会等名: Oral Neuroscience 2016
  • 発表場所: 大阪大学（大阪府吹田市）
  • 年月日: 2016-10-01
  • 国際学会
• [備考] 大阪大学大学院歯学研究科 高次脳口腔機能学講座ホームページ 研究業績
  • URL: http://web.dent.osaka-u.ac.jp/~phys/publ.html