吸啜リズムを形成する神経回路網の解明

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吸啜は乳児が母親から栄養を得るために不可欠なリズム運動である。しかし有効な誘発方法が無かったため、吸啜リズム形成回路網はブラックボックスであり、その理解は遅れている。脳幹領域の発生・分化に不可欠な転写因子としてPhox2b遺伝子が知られており、我々はPhox2b陽性ニューロンにチャネルロドプシンを発現させた遺伝子改変ラットを作成した。そしてこの新生児の頭部背側から光照射すると口のリズム運動が誘発されることを偶然発見し、このリズム運動が吸啜運動であること、脳幹－脊髄摘出標本においても機能していることを示した。本研究の目的はこの新しい誘発方法を用いて、①吸啜リズムに関連するニューロン群の脳幹内分布、②電気生理学的性質や伝達物質、③内因性リズム形成能、④同期活動におけるギャップ結合の関与、⑤拮抗筋間の交代性活動における抑制性シナプスの関与について調べ、吸啜リズム形成回路の全容を解明することである。2022年度は無麻酔の遺伝子改変ラットの新生児で観察される口のリズム運動とその脳幹－脊髄摘出標本で観察されるリズム活動との関連を調べるため、麻酔した遺伝子改変ラット新生児を用いて、顎二腹筋、咬筋、横隔膜から筋電図を記録し、光照射により誘発される口のリズム運動時の筋活動パターンについて調べた。その結果、顎二腹筋は開口に一致して、咬筋は閉口に一致して活動することが分かった。この時、横隔膜からは呼吸性リズム活動のみが観察された。以上の結果から、口のリズム運動は脳幹－脊髄摘出標本で脳幹背側の光照射後に観察される三叉・舌下・横隔神経間で同期したリズム活動とは異なることが示唆された。我々は筋電図の記録実験で口の開閉運動を伴わない筋のリズム活動があることに気づいた。それはしゃっくり様活動で、顎二腹筋、咬筋、横隔膜が同期して活動することから、脊髄摘出標本で観察されるリズム活動に相当すると考えられた。