Elucidation of afferent vagus nerve function for memory consolidation by optogenetic vagus nerve manipulation

通过光遗传学迷走神经操作阐明传入迷走神经的记忆巩固功能

基本信息

批准号：
20J14463
负责人：
小此木闘也
金额：
$ 1.34万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2020
资助国家：
日本
起止时间：
2020-04-24 至 2022-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

迷走神経は、その刺激によってうつ病を治療できるなど、精神機能における脳－末梢連関に重要な役割を果たすことがこれまで知られてきた。しかし、精神機能に関する迷走神経の生理機能は、計測・操作法の欠如により未解明であった。本研究は当初、空間記憶課題におけるマウス求心性迷走神経活動の操作を通じて、求心性迷走神経の記憶における役割を解明する予定であった。昨年度までに麻酔下マウスにおいて求心性迷走神経の光操作法を確立した。しかし、本年度、自由行動中のマウスへの応用が時間的に困難であることから方針を転換した。具体的には、光操作系の樹立途中に確立した、自由行動中のマウス迷走神経活動の計測手法を利用することで、情動と迷走神経の生理機能を明らかにするというものである。採用者はこれまで不安様行動を観察するための行動試験系である高架式十字迷路試験中の脳活動と末梢臓器活動（心拍・呼吸）を記録した実績があることから、迷走神経活動を当該行動試験系にて記録することで、脳機能との関連を調べた。不安様行動に関連した脳活動を調べるため、高架式十字迷路を探索するマウスにおいて、不安様行動との関連が示唆される脳の扁桃体と前頭前皮質から局所場電位、迷走神経活動を同時に計測した。その結果、脳局所場電位のうちシータ帯域とベータ帯域で迷路の環境（壁の有無）によって異なる活動を見出した。そして、このような不安様行動に関連した脳活動と迷走神経活動が相関することを示した。さらに、不安様行動に関連した脳活動は迷走神経切除によって消失すること、慢性社会的敗北ストレスを負荷したマウスにおいては脳と迷走神経間の活動相関が消失することを示した。以上より、迷走神経は脳と協調して不安様行動に関連した活動を示し、動物の行動発現を下支えする可能性を示した。本研究から、経験則的に拠っていた迷走神経刺激法のプロトコルの改良に役立つと考えられる。

以前已知迷走神经在心理功能的脑外围链接中起着重要作用，例如通过刺激治疗抑郁症的能力。但是，由于缺乏测量和操纵方法，尚未阐明迷走神经相对于心理功能的生理功能。这项研究最初旨在通过在空间记忆任务中操纵小鼠传入迷走神经活动来阐明传入迷走神经在记忆中的作用。到去年，在麻醉小鼠中建立了一种传入迷走神经的照明方法。但是，今年，由于在自由运动过程中将其应用于小鼠的耗时，我们改变了政策。具体而言，通过使用一种在自由运动过程中测量小鼠迷走神经活动的方法来揭示情绪和迷走神经的生理功能，该方法是在建立光持续系统期间建立的。由于雇主在升高的交叉迷宫测试期间具有大脑活动和外周手机活性（心跳和呼吸）的记录，这是一种用于观察焦虑焦虑行为的行为测试系统，因此我们通过在行为测试系统中记录了迷走神经活动与大脑功能之间的关系。为了研究与焦虑症行为相关的大脑活动，同时测量了在寻找杏仁核和大脑前额叶皮质的小鼠中，同时测量了局部场的潜力和迷走神经活性，这表明与焦虑行为相关。结果，我们发现，局部大脑场电位的theta频带和β频段根据迷宫环境（有或没有壁）而不同。然后，我们表明与这种焦虑样行为和迷走神经活性有关的大脑活动是相关的。此外，我们表明，迷走神经切除消除了与焦虑症行为相关的大脑活动，并且在受到慢性社会失败压力的小鼠中消除了大脑和迷走神经之间的活动相关性。从以上表明，迷走神经与大脑的坐标表现出与焦虑般的行为有关的活动，并支持动物的发展。这项研究表明，这对于改善迷走神经刺激的方案将很有用，这是基于三次的。