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

基本信息

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

项目摘要

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。

皮肤和内脏器官产生的疼痛信息被发送到脊髓，在那里经过某种方式处理，然后传输到大脑。大脑还会向脊髓发送信号，控制和调整感觉信息，例如视觉、情绪和刺激身体其他部位以减轻疼痛。了解疼痛信息在脊髓中传播过程中发生的信息处理对于理解生物体的感觉信息处理机制极其重要，对于理解大脑的信息结构也极其有趣。长期以来，脊神经网络的研究都是从医学角度，特别是出于疼痛治疗的目的，利用生理学、解剖学和药理学方法进行的。然而，由于脊髓中充满了极其密集的小细胞，并且它们之间存在复杂的神经连接，此类实验获得的部分结果并不能让我们了解感觉信息在脊髓中的传播、处理和调节。理解整个机制是不可能的，而且似乎存在一些方法上的不可能性。因此，在本研究中，我们用电压依赖性染料对离体大鼠脊髓的横向和矢状切片进行染色，构建了高速、高分辨率的二维传感器系统，并测量了光学透明度并可视化了传播。实时二维诱导的神经兴奋。通过各种药理操作和视频图像处理，他们成功地将输入纤维末端的兴奋部分与脊髓细胞的兴奋部分分开，清楚地表明存在信号传输。此外，我们基于我们开发的神经元同步放电现象的识别假设，使用神经信息处理的神经网络模型阐明了整合信息的神经系统的同步和混沌行为。