日本的大學共同利用機關法人自然科學研究機構生理學研究所生物光量子學研究部門的揚妻正和副教授、鍋倉淳一前所長等，與東京理科大學藥學部的山田大輔講師、國立研究開發法人國立精神與神經醫療研究中心神經研究所的關口正幸客座研究員等人共同宣佈，成功將連接大腦與身體的腦幹「孤束核」的資訊傳遞過程視覺化。研究人員此次開發出了一種新的腦深部成像法「D-PSCAN法」，並在活體小鼠腦中維持小腦功能的同時，實現了孤束核的神經活動記錄。該方法有望用於難治性抑鬱症等疾病的臨床應用。研究成果已發表在國際學術期刊《Cell Reports Methods》的4月5日刊上。
圖1. 使用雙棱鏡的成像法「D-PSCAN法」，能夠低侵襲、高解析度地觀察大腦深部的孤束核（供圖：生理學研究所）
大腦通過迷走神經與多個臟器相連，這種連接影響情感（喜怒哀樂等情感）及與情感相關的記憶。作為迷走神經傳遞資訊的重要部位之一，腦幹的孤束核被認為會首先匯集來自多個臟器的資訊，之後再將資訊傳遞至大腦內參與情緒控制的各個部位。然而，由於孤束核位於小腦深部，活體狀態下的詳細觀察存在困難，所以其作用機制此前一直不明確。小腦不僅對運動控制至關重要，對情緒（情感）的控制也同樣重要，因此人們一直在尋找一種能夠在維持小腦功能的狀態下觀察孤束核的方法。
鑑於此需求，此次研究人員開發出了D-PSCAN法（Double-Prism-based brainStem imaging under Cerebellar Architecture and Neural circuits）。
D-PSCAN法使用由兩個2毫米尺寸的玻璃直角微棱鏡組成的雙棱鏡，通過將其植入活體小鼠小腦與腦幹的間隙，無需切斷小腦神經，即可以大視野、高解析度對深處的孤束核進行視覺化。
在使用小鼠進行的實驗中，研究人員成功地在活體小鼠腦中保持小腦功能的狀態下記錄了孤束核的神經活動。
研究人員在對迷走神經實施電刺激並詳細觀測其刺激下孤束核神經元的反應時間發現，能夠觀察到單個神經元的複雜反應。
另外，為了觀察比電刺激更自然狀態下的孤束核，研究人員還使用該方法觀察了餐後分泌腸道激素時的反應。
結果顯示，D-PSCAN法能夠檢測到施用腸道激素引發的孤束核神經細胞活動。
在飲食、代謝、腸道菌群等研究領域中，孤束核的作用日益受到關注，該研究的應用前景值得期待。
揚妻副教授表示：「大腦與身體的連接參與情緒調控，這種調節有望推動精神神經疾病的治療。而揭示這種腦、身體、情緒關係的關鍵正是‘孤束核’。但由於孤束核位於腦深部，此前難以對其進行詳細研究。通過此次合作研究開發的新型觀察技術，將大幅推進對孤束核的理解，期待該技術能夠在從基礎醫學到臨床應用的廣闊領域中得到充分利用。」
原文：《科學新聞》
翻譯：JST 客觀日本編輯部
【論文資訊】
期刊：Cell Reports Methods
論文：Minimally invasive, wide-field two-photon imaging of the brainstem at cellular resolution
DOI：10.1016/j.crmeth.2025.101010
