曲がれない、止まらない - ゼブラフィッシュを利用した歩行障害の病態生理解明

2011 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 22500358
• Research Institution: Kumamoto University
• Principal Investigator: 齋藤 和也 熊本大学, 教育学部, 准教授 (20301997)
• Keywords: 視蓋 / ロコモーション / 光計測 / ヤツメウナギ

Research Abstract

代表的大脳基底核疾患であるパーキンソン氏病における突進現象(曲がれない、止まれない)やすくみ足(最初の一歩が出せない)などの歩行障害の原因は不明である。申請者は大脳基底核からの過度な抑制性出力によって上丘の活動が抑え込まれることがこれらの障害の原因であると考えた(作業仮説)。当初、ゼブラフィッシュを実験モデルとして、大脳基底核-上丘(視蓋)系のロコモーションにおける機能を詳細に調べることで、パーキンソン氏病における歩行障害の病態解明を目指した。しかしその後の研究により、実験動物としてのヤツメウナギが、ゼブラフィッシュやメダカなどの小型魚類に比べ実験技術上のいくつかの利点を有していることが明らかになった。そこで新たにヤツメウナギを動物モデルとして前述の作業仮説の検証を行うこととした。当初計画と同様に成熟ヤツメウナギLethenteron japonicumを用い脳眼球摘出標本を作製した。この標本を5-7℃に冷やした人工脳脊髄液内で保存することで、脊髄におけるロコモーション様の自発活動と、仮想的な方向転換(ステアリング)やロコモーションの停止、再開といったロコモーションの調節係る神経活動を誘発させることが可能であることを確認した。さらに膜電位感受性色素RH1691を利用した光計測法や、フラビン蛋白蛍光の計測法を用いて、視蓋を中心とした広範囲の脳活動の記録を行うことがヤツメウナギにおいても可能であることを確認することが出来た。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

本研究の遂行に必須である脳眼球摘出標本の作製が当初計画していたゼブラフィッシュでは大変難しかったため、昨年度、同じ小型魚類のメダカに変更した。このことにより実験に耐える標本を作製することが可能になったが、光計測をする上で、解剖学的な利点を数多く有するヤツメウナギにさらに変更したため、実験自体の進展がやや滞った。

Strategy for Future Research Activity

実験動物をゼブラフィッシュからヤツメウナギに変更することで、研究実績の概要に記したように、技術的な問題点はほぼ解決することができた。最終年度ではこのヤツメウナギ標本を使用することで、当初の予定通り、視蓋の神経活動によるロコモーションの修飾機構について研究を進めることが可能であると考えている。

Research Products

• [Journal Article] Identification and characterization of an insular auditory field in mice (2011)
  • Author(s): Sawatari, H., Tanaka, Y., Takemoto, M., Nishimura, M., Hasegawa, K., Saitoh, K., Song, W-J.
  • Journal Title: European Journal of Neuroscience Volume: 34 Pages: 1944-1952
  • DOI: 10.1111/j.1460-9568.2011.07926.x
  • Peer Reviewed
• [Presentation] Is there a "motor pallium" in the lamprey? (2011)
  • Author(s): Ocana, F.M., Saitoh, K., Rodriguez, F., Robertson, B., Grillner, S.
  • Organizer: 8th World Congress of Neuroscience, International Brain Research Organization (IBRO)
  • Place of Presentation: Frorence, Italy
  • Year and Date: 2011-07-16