脊髄における痛覚情報伝播の可視化と感覚情報処理過程の解析

脊髓疼痛信息传播可视化及感觉信息处理过程分析

• 批准号: 04650310
• 负责人: 村瀬 一之
• 金额: $ 1.28万
• 依托单位: University of Fukui
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for General Scientific Research (C)
• 财政年份: 1992
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1992 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-04650310/
• 关键词: 光学的電位計測; 電位感受性染料; 神経興奮伝播; 脊髄; 痛覚; 神経回路網; 神経情報処理; 脳; 光学的電位計測; 電位感受性染料; 神経興奮伝播; 脊髄; 痛覚; 神経回路網; 神経情報処理; 脳

皮膚や内蔵で発生した痛覚情報は脊髄に送られ、そこで何らかの処理が行なわれた後、脳に伝えられる。また脳からは感覚情報を制御・調節する信号が脊髄に送られ、例えば視覚や感情、他の部位への刺激等によって痛みが軽減されたりする。この脊髄での痛覚情報の伝搬過程で行なわれている情報処理を知ることは生体の感覚情報処理機構を理解する上で極めて重要であり、また脳の情報構造を知る上でも極めて興味深い。古くから、脊髄神経回路網の研究は医学的観点とくに痛みの治療を目的として生理・解剖・薬理学的手法によって行なわれている。しかしながら、脊髄には小型の細胞が極めて密に存在しそれらの間に複雑な神経結合があることから、そのような実験で得られる部分的な結果から、脊髄における感覚情報の伝搬・処理・調節機構の全体を理解することは不可能で、方法論的に無理な点があるように思われる。そこで本研究では、摘出ラット脊髄の横断および矢状切片を電位依存性色素によって染色し、その光透過性を高速高分解能2次元センサ・システムを構築して計測し、入力線維への刺激により脊髄に誘発された神経興奮の伝搬を2次元的に実時間で計測・可視化した。そして、各種の薬理的操作と動画像処理によって、入力線維終末の興奮部分と脊髄細胞の興奮部分の分離に成功し、また、興奮性アミノ酸を伝達物質とする異なる時空間分布を持つ2種の信号伝達があることが明らかになった。さらに、我々の開発した神経細胞の同期発火現象による認識仮説に基づく神経情報処理のニューラル・ネットワーク・モデルによって、情報の統合を行なう神経系の同期とカオス的挙動について解明した。

在皮肤和内脏中产生的疼痛感信息被发送到脊髓，在那里进行一些处理，然后传播到大脑。大脑还向脊髓发送信号，以控制和调节感觉信息，例如，可以通过刺激视力，情绪或身体其他部位来减轻疼痛。了解在脊髓中疼痛感觉信息传播过程中进行的信息处理对于理解生物体的感觉信息处理机制非常重要，并且在理解大脑的信息结构方面也非常有趣。自古以来，使用生理，解剖学和药理学技术进行了对脊柱神经网络的研究，特别是为了治疗疼痛。但是，由于脊髓中的小细胞非常紧密，并且之间存在复杂的神经连接，因此看来不可能理解脊髓中感觉信息的传播，处理和调节的整个机制，并且存在一些方法上的差异。因此，在这项研究中，用电压依赖性染料对孤立的大鼠脊髓的横向和矢状切片进行染色，并通过构造刺激刺激在刺激中诱导的高速，二维传感器系统的高速，高分辨率，二维传感器系统来测量其光的光线传播，并通过刺激在刺激中引起的神经激发，并将其视为尺寸尺寸，并将其视为尺寸。还发现，各种药理学操作和视频处理成功地将输入纤维末端的激发部分和脊髓细胞的激发部分分开，并且使用兴奋性氨基酸作为发射机有两种类型的信号传导，具有不同的时空 - 周期性分布。此外，我们基于由神经元细胞的同步发射现象引起的识别假设开发了一种神经信息处理的神经网络模型，并阐明了整合信息的神经系统的同步和混乱行为。