2018 Fiscal Year Research-status Report
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18K06877
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| Research Institution | Meikai University |
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Principal Investigator |
村本 和世 明海大学, 歯学部, 教授 (10301798)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
横須賀 誠 日本獣医生命科学大学, 獣医学部, 教授 (90280776)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 味覚 / 嗅覚 / 風味形成 / 島皮質 / 梨状皮質 / 感覚統合 / in vivoイメージング法 / 風味学習 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
食に関する感覚情報は，味覚だけでなく嗅覚や口腔内体性感覚などを総合した風味として評価されているが，その脳内統合の機構は不明な点が多い．風味形成の脳内機構解明を目指して，内在性のフラビン蛍光を応用したin vivoイメージング法と生体における脳深部の活動を計測するためのGRIN-rodレンズを応用して，味覚と嗅覚の統合機構を解析するための研究を開始した．
麻酔下のマウスに対してニオイと味溶液の同時刺激を行うことで，それぞれを単独で刺激した場合と比較して島皮質（IC）内にある無顆粒島皮質（AI）領域での刺激応答が有意に増大することを既に報告している．ICには味覚野（GC）も存在しており，ICが風味情報の統合に何らかの役割を演じていることを提唱している．しかし，これまでの問題点は，実験動物にたいして刺激呈示したニオイと味質には本来何の関連もなく，特にニオイ刺激に食としての意味が無かったことにある．そこで，マウスに呈示するニオイに食との関連（意味づけ）を持たせるために，マウスの飼育ゲージ内で動物が嫌悪する味質である苦味（キニーネ）とバナナ臭（アミルアセテート：AA）を同時呈示することによってAAに対する嫌悪学習を成立させ，ICおよび梨状皮質（PrC）での刺激応答について検討を行った．未学習のマウスでは，ニオイ刺激に対してはPrC，味刺激に対してはIC内のGCがそれぞれ応答し，刺激に対応した感覚責任領域での応答が見られるのみであった．ところが，苦味とAAの間で嫌悪学習が成立したマウスでは，ニオイ刺激に対してはPrCのみならずGCも応答し，同様にキニーネ（苦味）刺激によってGCだけでなくPrCも活性化されることを示した．嫌悪学習によって感覚刺激に対する皮質応答に変化が現れ，関連づけられた異なるmodalityに対して応答するようになることを新たに見い出した．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本研究の実施計画・方法は大きく4つに分けて計画していた．①味覚・嗅覚刺激に対する脳内応答について，GRIN-rodレンズを応用して通常では生体で観察の難しい脳深部を含めて検討を行う．②神経活動マーカーを用いたて風味形成に関わる脳領域（神経回路解析）を組織化学的に検討する．③味とニオイの連合学習をマウスに訓練し，学習による可塑的な皮質応答の変化を検討する．④行動薬理学的に脳内の特定の領域に薬剤を投与して，学習やその結果としての行動変化，刺激に対する皮質応答への影響を解析する．以上の4つの計画である．この内，2018年度は③についての解析を主に行い，連合学習の成立によって本来は刺激に対する応答責任領域ではない他のmodalityに対する脳領域が，刺激に対して応答するという非常に興味深い結果が得られている．③の解析については，研究後半に行う計画を当初していたため，先んじて結果が得られたことになる．一方で，GRIN-rodレンズを用いた脳深部の領域・神経核等での応答の解析は予定通りには進んでいない．レンズを購入し，脳深部への刺入は既にできているが，皮質表面の観察に用いる励起装置では光量が弱く，脳深部の神経細胞を励起するためには不十分であることが分かった．これを解決するため，2018年度はGRIN-rodレンズ内に強い励起光を通すための光ファイバーなどやレーザー光源装置などの購入を済ませ，それらを利用しての刺激・観察系の構築・セットアップに時間を費やすこととなった．予定よりも進めた点と遅れた点の相殺で，おおよそ順調に進展していると考えている．
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| Strategy for Future Research Activity |
研究は概ね良いペースで進捗しているが，今後の課題としてまずGRIN-rodレンズを用いた脳深部の観察手法を確立することが挙げられる．GRIN-rodレンズについては，予算から既にいくつかのスペックのものを購入済みである．ただし，前項にも記載した通り，脳深部の計測をフラビンの内在性蛍光を用いたin vivoイメージングを行うためには，従来用いてきた励起光光源装置（水銀ランプによるものと発光ダイオードによるものとが既設である）による励起光では弱すぎ，かつ有効な光量をGRIN-rodレンズを通して脳深部まで照射することが難しいことが判明している．2019年の前半では，まず脳深部に位置する神経細胞群を励起するための方法の適正化を行う必要がある．このために，強力な励起光を発射するためのレーザ光源や，光量のロスを減らして励起光を誘導するための光ファイバーシステムなどを購入しており，これらを用いて励起・観察システムの構築を行っている．このシステムを用いて脳深部の計測を試みながら，システムのfine tuningを行い，まずは適正なシステムを構築していく．また，研究計画の中で結果の出ている味とニオイの連合学習による皮質応答領域の可塑的変化については，論文として公表するに必要なデータはほぼ出ているが，必要十分とするために補充データ・捕捉データを取るための実験を開始しており，データの補強に努め2019年度内に論文作成，投稿を行うこととしている．
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| Causes of Carryover |
2018年度は研究進捗状況にも記載したように，予定よりも進行した面と遅延した面とがあった．進捗が遅れた点についてはシステムの構築などで備品を計上するなどで経費を使った一方で，実際の実験等は進展しなかったため，消耗品の使用が特に少なくなってしまった．また，当初研究分担者も含めて4名体制で研究を計画したが，うち連携研究者であった私の研究室のメンバー1名が，1年間の予定で海外留学することとなってしまった．研究メンバーが減ったことも使用額が少なくなった理由として挙げなければならない．
次年度以降は，研究分担者の研究室メンバー，当研究室の大学院生などが新たに加わっているため，研究を遂行するメンバーの増員が見込まれている．その研究費用として助成金を有効に活用する予定である．また，進捗状況に記載のように，現在脳深部への励起光の到達のためのシステムを構築しているところであり，まだこの構築にはいくつかの装置などを購入する必要がある．励起光システム構築に使用することも必要となっている．
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