ニューロン電位活動の光学的機能マッピングによる三叉神経核の三次元的機能構築の解析

2002 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 14580786
• Research Institution: Tokyo Medical and Dental University
• Principal Investigator: 佐藤 勝重 東京医科歯科大学, 大学院・医歯学総合研究科, 助手 (80291342)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 佐藤 容子 東京医科歯科大学, 大学院・医歯学総合研究科, 講師 (70251501)
• Keywords: 光学的計測 / 膜電位感受性色素 / 中枢神経系 / シナプス / 鶏胚 / ラット胚 / 三叉神経核 / 機能構築

Research Abstract

個体発生の過程において、中枢と末梢とを結ぶ入・出力の終止・起始核である脳幹神経核が、どのようなプロセスで機能的に形成されていくのかは、中枢神経系の機能的構築を理解する上で、最も基本的な問題点の一つである。われわれは、これまで、膜電位感受性色素を用いたニューロン電位活動の光学的多チャネル計測法を発生初期胚脳幹に適用し、ニューロン電位活動の時間的・空間的パターンを調べ、その発達過程を追跡してきた。この光学的測定法は、発生過程にある脆弱で小さいニューロンの電気的活動を、電極を刺入せずに測定できるうえ、標本上の非常に多数の微小分画領域からニューロン活動を同時記録できるという、他の測定法にはない大きな利点を有している。
これらの研究の過程で、我々は、神経核の機能的構築が、同発生段階の形態学的構築とは必ずしも一致しないことを見いだした。例えば、それぞれの神経核は、形態学的アトラスに示されるような明確な境界線で区切られるものではなく機能的に重なり合っており、また個々の神経核の中にも"機能的配列"が存在することがわかった。このような機能的構築のプロフィルは、中枢神経系の他の領域でも見られるものなのであろうか?もしそうであれば、これは、中枢神経系の機能発現過程、機能形成過程における基本的描像といえるのであろうか?これらの問題を解明するために、我々は脳幹へのもう一つの入・出力系である三叉神経系を取り上げ、脳幹内におけるその機能的構築のプロセスを明らかにすることを計画した。本年度は、膜電位感受性色素を用いたニューロン電位活動の光学的計測法による三叉神経応答の三次元機能マッピングを行い、発生初期胚における三叉神経核の機能的構築のプロフィルを明らかにした。

Research Products

• [Publications] Sato, K., et al.: "Intraoperative intrinsic optical imaging of neuronal activity from subdivisions of the human primary somatosensory cortex"Cerebral Cortex. 12. 269-280 (2002)
• [Publications] Sato, K., et al.: "Optical approaches to functional organization of glossopharyngeal and vagal motor nuclei in the embryonic chick hindbrain"Journal of Neurophysiology. 88. 383-393 (2002)
• [Publications] Sato, K., et al.: "Developmental organization of the glossopharyngeal nucleus in the embryonic chick brainstem slice as revealed by optical sectioning recording"Neuroscience Letters. 327. 157-160 (2002)
• [Publications] Sasaki, S., et al.: "Optical imaging of intrinsic signals induced by peripheral nerve stimulation in the in vivo rat spinal cord"NeuroImage. 17. 1240-1255 (2002)
• [Publications] Momose-Sato, Y., et al.: "Optical analysis of large-scale depolarization waves in the embryonic brain : a dual network of gap junctions and chemical synapses"Journal of Neurophysiology. 18. 600-614 (2003)
• [Publications] Momose-Sato, Y., et al.: "Depolarization waves in the embryonic CNS triggered by multiple sensory inputs and spontaneous activity : optical imaging with a voltage-sensitive dye"Neuroscience. 116. 406-423 (2003)
• [Publications] Miyakawa, N., et al.: "Optical analysis of acute spontaneous epileptiform discharges in the in vivo rat cerebral cortex"NeuroImage. (in press). (2003)
• [Publications] Kinoshita, M., et al.: "Multiple-site optical recording for characterization of functional synaptic organization of the optic tecturn of rainbow trout"European Journal of Neuroscience. 16. 868-876 (2002)
• [Publications] Momose-Sato, Y., et al.: "Recent Research Developments in Membrane Biology"Research Signpost (in press). (2003)
• [Publications] Sato, K., et al.: "Light Scattering Imaging of Neural Tissue Function"The Humana Press Inc (in press). (2003)