Discovery Sagaサイレントキーワード俯瞰

視覚野 / 神経回路 / 同期発火 / 可塑性 / 発達 / 領野間結合 / 受容野 / 一次視覚野 / 高次視覚野 / 同期活動 / 生後発達 / 他領域 / 活動同期生 / 受容野構造 / ラット

生後発達期の脳は周囲の環境からの感覚入力パターンに応じて大きく脳内ネットワークを柔軟に変化させる。本研究成果は、大脳皮質一次視覚野には、異なる柔軟性を持つ神経ネットワークが存在することを示した。大脳皮質において、浅層と深層の神経細胞間の同期発火の形成に必要な視覚環境が異なった。浅層(2-4層)では、類似した視覚反応性をもつ神経細胞間で同期的な神経活動が生じ、この同期発火は視覚環境に依存し形成された。一方、深層(5/6層)では、同期発火の視覚選択性は弱く、その形成は生後発達期における視覚環境に対する依存度が2/3層より低かった。

本研究では、領野内の神経回路網が、生後発達期の視覚経験に応じて領野間の情報伝達を担う神経回路網へと変容することを示した。領野内の局所的な神経回路網と大域的な領野間ネットワークの関係について着目した本研究成果は、複雑な脳全体の神経ネットワークを明らかにする手掛かりになると考えられる。

神経回路 / 一次視覚野 / 発達 / 同期発火 / 可塑性 / 視覚野 / 神経活動同期生 / 生後発達 / 同期活動 / 視覚反応性 / ラット

脳は神経細胞がシナプス結合した神経回路網により情報を処理する。大脳皮質一次視覚野2/3層には、相互に密に結合したクラスター性の高い神経回路網が埋め込まれていることが知られている。本研究では、この微小神経回路網が視覚情報処理において担う機能的役割について検討し、視覚特徴選択的な同期発火の基盤となることを明らかにした。

抑制性シナプス / 可塑性 / 長期増強 / 視覚野 / GABA / シナプス前機構 / ラット / 発達

発達期の大脳皮質視覚野では興奮性シナプスだけでなく抑制性シナプスにも長期増強が生じる。両長期増強の誘発にシナプス後細胞におけるCa^<2+>濃度の上昇が必要であることはすでに確立されている。興奮性シナプスの長期増強の発現部位は不明であるが、抑制性シナプスの長期増強はシナプス前側に発現することを示唆する結果を得ている。本研究では、薬理学的に興奮性シナプス伝達を遮断したラット視覚野切片標本においてホールセン・パッチクランプ法により抑制性シナプスの長期増強のシナプス前機構を解析した。その結果、長期増強の維持にシナプス前細胞の電気的活動が必要であることが明らかとなった。シナプス前線維の高頻度刺激により誘発された長期増強はテスト刺激を30分間停止するとテスト刺激再開後約60%の細胞で反応の大きさがコントロール・レベルに戻り、増強は消失した。長期増強を誘発してからTTXを加えてシナプス前細胞の活動を一時的に停止してから洗い流すと、反応はコントロール・レベルに戻り長期増強は消失したので、テスト刺激を止めても一部の細胞で長期増強が維持されたのは、シナプス前細胞の自発発火によると考えられる。GABA受容体の阻害役に抑制性シナプス後電位を一次的に遮断しても長期増強は維持されたので、シナプス前終末での活動電位に伴うCa^<2+>の流入が長期増強を維持するのに必要と思われる。この可能性は、細胞外液のCa^<2+>濃度を一過性に下げると長期増強が消失することから支持された。シナプス前細胞と後細胞の同時記録により長期増強を解析することも試みたが、長期増強を解析するに必要な時間、同時記録を安定に維持することが困難でこの方法を適用するには一層の技術改良が必要であることが分かった。

血液―内耳関門 / 前庭迷路 / 発達 / 透過型電子顕微鏡 / Polythyleneimine / Vesicular transport / ラット

蝸牛および半規管膨大部の血液-内耳関門の発達を調べる目的で、内耳毛細血管の内皮細胞内のvesicular transportの変化を観察した。Vesicular transportの変化を形態学的に観察するため、陽性荷電物質であるpolyethyleneimineをトレーサーとして用いた。ネンブタール腹腔内投与による全身麻酔下に、生後1日目から3週間目のラットおよび成熟ラットの大腿静脈により0.1%polyethyleneimine(PEI)溶液を投与した。1時間大気中に放置した後、2%glutaraldehyde と1%phosphotangstic acid溶液にて還流固定を行った。蝸牛および半規管膨大部をエポン包埋した後、H800型透過型電子顕微鏡にて基底膜上のPEI粒子の分布を観察した。それぞれの未発達ラットと成熟ラットにおける毛細血管基底膜上のPEI粒子の分布は、血管条、ラセン靭帯、半規管膨大部において比較された。成熟ラットの毛細血管基底膜にはPEI粒子はほとんど認められなかった。このことは、成熟ラットの内耳毛細血管には選択的透過性が存在することを示唆している。未発達ラットにおける毛細血管基底膜のPEI粒子の分布は、血管条では生後 12-14日、ラセン靭帯では生後7-11日、半規管膨大部では生後4-7日で成熟ラットのレベルに達した。この結果より、ラットの血液―内耳関門は、少なくとも生後14日目までは完成しないこと、また蝸牛と前庭迷路の間で、血液―内耳関門の発達が異なることが示唆された。次の段階としては、感覚上皮下の基底膜上に存在するPEI粒子の変化についても観察する。

【研究分担者】
枝川義邦	名古屋大学	環境医学研究所	助手	(Kakenデータベース)
岩本由美子 (吉村由美子)	名古屋大学	環境医学研究所	助手	(Kakenデータベース)

【研究分担者】
加我君孝	東京大学	医学部・附属病院	教授	(Kakenデータベース)
山岨達也	東京大学	医学部・附属病院	助教授	(Kakenデータベース)