マウス大脳皮質視覚野における微小神経回路の形成メカニズムと機能的意義の解明

阐明小鼠大脑皮层视觉皮层微神经回路的形成机制及功能意义

基本信息

批准号：
21J12197
负责人：
河村菜々実
金额：
$ 0.96万
依托单位：
Osaka University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-28 至 2023-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

様々な種類の神経細胞は、ランダムではなく特異的に結合相手を選択することで、機能的な局所神経回路が生まれる。しかし、どのように特異性を獲得しているかについて、未だ明らかになっていない。そこで、細胞ごとにランダムな組み合わせで発現し、特異的な接着活性を持つcPcdhに着目することで、特異性決定の解明に迫る。これまで、マウス一次視覚野においてPV陽性細胞を中心とした興奮性神経細胞間の局所神経回路の存在と、PV陽性細胞特異的なcPcdhγ欠損により、その回路特異性が消失することを発見した。この実験は、マウスの一次視覚野臨界期の時期であり、成熟した回路については明らかになっていなかった。一次視覚野成熟後の時期でも検証したところ、同様のPV陽性細胞を含む局所回路の存在と、cPcdhγによる異常を確認した。これにより、この特異的性は、臨界期前期より前に形成されていることが示唆された。これらの時期における回路特異性の有無を検証することは、cPcdhγが関与する特異性獲得メカニズムの解明において非常に重要であると考える。また、これまで50μm内という比較的狭い局所回路に着目していたが、今回新たに50-100μm内の錐体細胞とPV陽性細胞の結合関係についても検証した。すると、PV陽性細胞特異的にγを欠損したマウス群は、抑制性結合が有意に増加することが明らかになった。これは、cPcdhγは細胞間の距離により異なる結合特異性があることを示唆している。

功能性局部神经回路是由各种类型的神经元专门而不是随机地选择结合伙伴而创建的。然而，目前还不清楚这种特异性是如何实现的。因此，通过关注在每个细胞中以随机组合表达并具有特异性粘附活性的cPcdh，我们将尝试阐明特异性的确定。我们之前发现，在小鼠初级视觉皮层中，以PV阳性细胞为中心的兴奋性神经元之间存在一个局部神经回路，而PV阳性细胞特有的cPcdhγ缺陷消除了这种回路的特异性。本实验是在小鼠初级视觉皮层的关键期进行的，成熟的回路尚不清楚。当我们在初级视觉皮层成熟后也验证这一点时，我们证实了包含PV阳性细胞的类似局部回路的存在以及由cPcdhγ引起的异常。这表明这种特异性是在早期关键期之前形成的。我们认为，验证这些阶段是否存在电路特异性对于阐明涉及 cPcdhγ 的特异性获取机制极其重要。此外，虽然我们之前关注的是50μm内相对较窄的局部电路，但现在我们也研究了50-100μm内视锥细胞和PV阳性细胞之间的耦合关系。结果显示，PV 阳性细胞中特异性缺乏 γ 的一组小鼠的抑制性结合显着增加。这表明 cPcdhγ 根据细胞之间的距离具有不同的结合特异性。