2020 Fiscal Year Research-status Report
小脳における新規神経回路の同定とその生理機能の解析
| Project/Area Number |
19K06926
|
|---|
| Research Institution | Fukushima Medical University |
|---|
Principal Investigator |
橋本 光広 福島県立医科大学, 医学部, 学内講師 (90311357)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
|
| Keywords | 小脳 / 内側傍小脳脚核 / アデノ随伴ウイルスベクター / 光遺伝学 / オレキシン |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
小脳の主な生理機能は、運動機能の調節であるが、多くの研究報告から、運動機能調節とは異なる小脳の生理機能が示唆されている。しかし、その生理機能を担う神経回路は、不明である。研究代表者は、小脳虫部のプルキンエ細胞が、同側の内側傍小脳脚核（別名、内側結合腕傍核）へ直接投射していることを発見した。内側傍小脳脚核は、レム睡眠とノンレム睡眠の切り換え制御する神経核である。この発見は、小脳が知覚と運動機能を統合することによって平衡・筋緊張・随意筋運動の調節を行う機能に加え、睡眠-覚醒サイクルの調節にも関与していることを示唆するものである。実際、小脳虫部の変性を伴う多くの疾患（脊髄小脳変性症など）ならびに小脳虫部の損傷は、睡眠-覚醒サイクルの異常を引き起こし、重度の睡眠障害(睡眠時無呼吸症、不眠症など)を生じることが知られており、小脳が、睡眠-覚醒サイクルの調節に関与していることが示唆されているが、その神経回路ならびに神経システムは、不明であった。本研究では、アデノ随伴ウイルス（AAV）ベクター・光遺伝学・無線光刺激装置・電気生理学を用い、小脳虫部のプルキンエ細胞から内側傍小脳脚核へ直接入力する神経回路を基盤とする、小脳の新たな生理機能・神経システムの解明を目的としている。
本年度は、蛍光タンパク質を発現するAAVベクターを用い、視床下部外側野から、小脳虫部（第IX小葉、第X小葉）・片葉・傍片葉のみへの神経入力であり、オレキシン陽性神経入力であることが判明した。オレキシンは、睡眠ー覚醒サイクルの制御に関与する重要な神経ペプチドである。現在、この研究成果を論文にまとめている。また、本研究を推進する上で、新たに研究技術を開発したので、その成果も、論文にまとめている。
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
作製したAAVベクターを内側傍小脳脚核と小脳虫部にそれぞれ注入し、小脳プルキンエ細胞から内側傍小脳脚核の神経細胞への直接投射経路特異的に、チャンネルロドプシン２やアーキロドプシンを発現できることを確認した。この神経回路特異的に神経細胞の活性を制御し、その生理機能の解析を進めている。
蛍光タンパク質を発現するAAVベクターを用い、視床下部外側野から、小脳虫部（第IX小葉、第X小葉）・片葉・傍片葉のみへの神経入力であり、オレキシン陽性神経入力であることが判明した。オレキシンは、睡眠ー覚醒サイクルの制御に関与する重要な神経ペプチドである。現在、この研究成果を論文にまとめている。また、本研究を推進する上で、新たに研究技術を開発したので、その成果も、論文にまとめている。
|
| Strategy for Future Research Activity |
作製したAAVベクターを内側傍小脳脚核と小脳虫部にそれぞれ注入し、小脳プルキンエ細胞から内側傍小脳脚核の神経細胞への直接投射経路特異的に、チャンネルロドプシン２やアーキロドプシンを発現させる。更に、この神経回路特異的にチャンネルロドプシン２やアーキロドプシンを発現させたマウスの頭蓋上に、当方が作製して論文報告した小型・無線光刺激装置を留置し、無麻酔下において光刺激を行い、動物の行動変化を、長時間ビデオ撮影ならびに脳波・筋電計測によって解析する。
|
| Causes of Carryover |
現在、論文を3報作成している。そのうちの1報を2021年3月までに投稿する計画を立てており、そのため、論文の英文校正費ならびに、論文の掲載費用として科研費の一部を残しておいた。しかし、論文作成に伴い、追加の実験を行ったため、2020年3月までに間に合わず、論文の投稿が2021年度にずれ込んでしまった。
2021年度は、論文3報を発表するために、使用する。
|
