意識を支える脳幹網様体・巨大神経細胞群の分子生物学的基盤

脑干网状结构和支持意识的巨型神经元群的分子生物学基础

• 批准号: 21K19431
• 负责人: 八木 健
• 金额: $ 4.16万
• 依托单位: Osaka University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-07-09 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-21K19431/
• 关键词: 脳幹網様体; 巨大神経網様核細胞; クラスター型プロトカドヘリン; 意識; 覚醒; 光遺伝学; 両作動性神経細胞; マルチモーダル; 網様体; ニューロン; 神経回路; 脳幹網様体; 巨大神経網様核細胞; クラスター型プロトカドヘリン; 意識; 覚醒; 光遺伝学; 両作動性神経細胞; マルチモーダル; 網様体; ニューロン; 神経回路

脳幹網様体は身体の内部環境のホメオスタシス調節、外部環境からのマルチモーダルな感覚入力と運動制御、覚醒状態や意識を支える領域として知られ、複雑な神経ネットワークとなっている。特に、脳幹網様体の巨大神経網様核（NRG: nucleus reticular gigantocellularis）細胞は、１神経細胞が上行性と下行性に投射し、マルチモーダルな感覚刺激（匂い、視覚、聴覚、触覚、前庭、運動）に反応、運動パターンや意識・覚醒を制御していること、グルタミン酸作動性神経細胞やGABA作動性神経細胞だけでなく両グルタミン酸・GABA作動性神経細胞が存在すること、脳において最も早く分化する神経細胞であることも明らかとなっている。本研究の目的は、脳の統合的機能を制御する脳幹網様体のNRG細胞を分子生理学的に明らかにし、神経活動を光操作する方法を開発することにより、マルチモーダルな感覚入力や内的環境、運動制御、覚醒・睡眠を統合し、意識を支えるNRG細胞の分子神経生物学的基盤を明らかにすることである。本年度は、グルタミン酸作動性神経細胞でFLP発現するvGluT2-Flp、GABA作動性神経細胞でCRE発現するGad1-Creとfrt/flox組み換え依存的にTdTomamoが発現するAi65マウスを交配することにより両グルタミン酸・GABA作動性神経細胞(Glu/GABA神経細胞)でのみtdTomamo が発現するマウスの作製に成功し、Glu/GABA神経細胞と神経投射領域の分布を透明化した全脳において解析し、脳幹網様体に存在するGlu/GABA作動性n巨大神経網様核細胞の同定に成功した。また、化学遺伝学的手法により、視床下部乳頭上核（SuM）に存在するGlu/GABA神経細胞を活性化・不活性化させることに成功し、探索行動制御への関与を明らかにした。

脑干网状身体被称为调节身体内部环境，多模式的感觉输入和从外部环境的运动控制的区域，并支持觉醒和意识，并且是一个复杂的神经网络。 In particular, the nucleus reticular gigantocellularis (NRG) cells of the brainstem reticular body project ascending and descending, responding to multimodal sensory stimuli (odor, vision, hearing, touch, vestibular, motor), controlling motor patterns and awareness and awakening, not only glutamatergic and GABAergic neurons and but also both glutamate and GABAergic neurons, and are也揭示为区分大脑中最早的神经细胞。这项研究的目的是阐明NRG细胞的分子神经生物学基础，这些基因通过整合多模式的感觉输入，内部环境，运动控制，觉醒和睡眠来支持意识，并开发出轻轻操纵神经活动的方法。今年，我们成功地创建了仅在谷氨酸和GABA能神经元（GLU/GABA神经元）中表达TDTOMAMO的小鼠，通过交配vglut2-flp，在谷氨酸能神经元中表达FLP，在GAD1中表达FLP，GAD1-CRE，GAD1-CRE，在GRABAERGIC NEURONS中表达CRE，并表达了grabagagic neurons和a ii65 emi ai aii65鼠标。依赖方式。我们分析了整个大脑中GLU/GABA神经元和神经投影区的分布，并成功鉴定出存在于脑干网状生物中的GLU/GABA能巨型神经网状核细胞。此外，使用化学遗传技术，我们成功地激活和灭活了下丘脑上毛皮上核核（SUM）中的GLU/GABA神经元（SUM），揭示了它们参与探索性行为控制。