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

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。

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。