2019 Fiscal Year Annual Research Report
Analysis of respiratory center in newborn rat by optogenetics
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16K07003
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| Research Institution | Showa University |
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Principal Investigator |
鬼丸 洋 昭和大学, 医学部, 客員教授 (30177258)
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2016-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | Phox2b / 呼吸リズム / トランスジェニックラット / オプトジェネティクス / チャネルロドプシン |
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| Outline of Annual Research Achievements |
ChRFR発現陽性新生児ラットから，脳幹-脊髄標本を作製し，第４頸髄前根(C4)から吸息性活動をモニターし，吻側腹外側延髄に青色LED光を照射し，呼吸リズムの変化を調べた．さらにこの領域の呼吸性ニューロンから細胞内電位を記録し，光照射刺激の効果を調べた．呼吸リズムは，青色LED光の照射（50ms パルス幅，150ms インターバル，5-60s）によって，3倍以上まで促進した．さらに吻側腹外側延髄に短時間の光刺激(0.5-1s)を行うことによって，呼吸リズムがリセットされた．光刺激に応答して，ChRFRを発現しているPhox2b陽性Pre-Iニューロン，ChRFR陰性（Phox2b陰性）のPre-Iニューロン，およびChRFRを発現している吸息性ニューロンは，10 mV前後の脱分極を示した．一方，ChRFR陰性（Phox2b陰性）の吸息性ニューロンの光刺激に対する膜電位変化は，ニューロンのサブタイプによって異なった：タイプI（Pre-IからEPSPを受けるもの）は2 mV前後の脱分極，タイプII（Pre-IからEPSPもIPSPも受けないもの）は変化なし，タイプIII（Pre-IからIPSPを受けるもの）は-2 mV前後の過分極を示した．また，呼息性ニューロン（ChRFR陰性）のうち，Pre-I 及び吸息性ニューロンから抑制を受けるタイプは，約-6 mVの過分極を示した．さらにTTX存在下では，ニューロンのサブタイプに依らず，ChRFR発現ニューロンは，光刺激に応答して9 mV前後の脱分極を示したが，ChRFR陰性ニューロンは膜電位変化を示さなかった．光刺激に対する膜電位応答は，チャネルロドプシンを発現していない呼吸性ニューロンでは，Pre-Iニューロンとのシナプス結合のタイプに依存した．これらの結果をもとに，延髄呼吸中枢の詳細な局所神経ネットワークの構築を行うことができた．
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