膜電位感受性色素を用いた脊髄単シナプス反射機構の動的画像解析

脊髄圧迫や脊髄虚血等による脊髄機能障害を、脊髄内ニューロンネットワークのレベルで解明するためには、脊髄内神経活動の多点同時解析が必要と考えられる。我々は膜電位感受性色素を用いた光計測法を、ラット脊髄より作成したin vitro脊髄スライス病態モデル標本に適用した検討を行い、平成12年度には脊髄水平断面イメージング解析のための方法論を確立した。そこで本年度には若齢ラットより作成したin vitro脊髄(whole spinal code)標本において、縦方向での脊髄伝導路内興奮伝播様式を画像化するとともに、脊髄外部よりの圧迫や低酸素負荷等のモデル病態による神経興奮伝播障害の様式を脊髄シナプス反射パターン変化として解析した。単離脊髄標本をin vitro環境で維持しつつ、脊髄長軸伝導路内に微小金属電極を刺入し、直流パルス電流による電気刺激を行ったところ、脊髄長軸方向の興奮波の伝播を鮮明な画像として検出することに成功した。次に、脊髄各部への機械的圧迫を加え、その影響を解析した。脊髄への機械的圧迫に伴い、長軸伝導路途中での興奮波が遮断される様相を微細に描出することに成功した。また圧迫時間が数分間と短時間の場合には、圧迫解除後速やかに神経伝導障害が回復することも示し得た。次に、低酸素曝露モデルにおける脊髄内興奮伝導障害についての検討も進めた。脊髄横断スライス標本において灌流液と平衡させたガス組成を高酸素から低酸素へ切り替え、低酸素曝露により、電気刺激に伴う脊髄後角内脱分極パターン変化を解析した。その結果、低酸素曝露は、脊髄後角内ニューロンに対し、直接的な抑制を示すとともに、単シナプス性並びに多シナプス性のニューロン間結合を抑制することを動的イメージングとして示すことに成功した。これらの成果は、第17回日本整形外科学会基礎学術集会(平成14年10月)にて発表予定である。

脊髄圧迫や脊髄虚血等による脊髄機能障害を、脊髄内ニューロンネットワークのレベルで解明するためには、脊髄内神経活動の多点同時解析が必要と考えられる。我々は膜電位感受性色素を用いた光計測法を、ラット脊髄より作成したin vitro脊髄スライス病態モデル標本に適用した検討を行い、平成12年度には脊髄水平断面イメージング解析のための方法論を確立した。そこで本年度には若齢ラットより作成したin vitro脊髄(whole spinal code)標本において、縦方向での脊髄伝導路内興奮伝播様式を画像化するとともに、脊髄外部よりの圧迫や低酸素負荷等のモデル病態による神経興奮伝播障害の様式を脊髄シナプス反射パターン変化として解析した。単離脊髄標本をin vitro環境で維持しつつ、脊髄長軸伝導路内に微小金属電極を刺入し、直流パルス電流による電気刺激を行ったところ、脊髄長軸方向の興奮波の伝播を鮮明な画像として検出することに成功した。次に、脊髄各部への機械的圧迫を加え、その影響を解析した。脊髄への機械的圧迫に伴い、長軸伝導路途中での興奮波が遮断される様相を微細に描出することに成功した。また圧迫時間が数分間と短時間の場合には、圧迫解除後速やかに神経伝導障害が回復することも示し得た。次に、低酸素曝露モデルにおける脊髄内興奮伝導障害についての検討も進めた。脊髄横断スライス標本において灌流液と平衡させたガス組成を高酸素から低酸素へ切り替え、低酸素曝露により、電気刺激に伴う脊髄後角内脱分極パターン変化を解析した。その結果、低酸素曝露は、脊髄後角内ニューロンに対し、直接的な抑制を示すとともに、単シナプス性並びに多シナプス性のニューロン間結合を抑制することを動的イメージングとして示すことに成功した。これらの成果は、第17回日本整形外科学会基礎学術集会(平成14年10月)にて発表予定である。