Experience-dependent switch in mechanisms for inhibitory neurons in cortical circuits processing.

皮层回路处理中抑制性神经元机制的经验依赖性转换。

基本信息

批准号：
20K06869
负责人：
侯旭濱
金额：
$ 2.75万
依托单位：
Niigata University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2020
资助国家：
日本
起止时间：
2020-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

抑制性ニューロンは形態や機能により十種類以上の細胞種に分類され、特性に合わせて異なる情報伝達の分岐点として働く。すなわち、個々の経験によって抑制性ニューロンの分化に偏りが生じると、臨界期の回路形成や、後の情報処理に影響を与えると推測される。これまでに、抑制性ニューロンの多様な細胞種を規定する仕組みは分かっておらず、さらに分化に偏りが生じた際の弊害も明らかになっていない。これまでに、申請者は、生後に発現する抑制性ニューロンの新規形態分化因子を同定しており、神経樹状突起や軸索伸長のアクチン細胞骨格制御因子の動きを超高解像で可視化に成功した。また、脳深部の単一細胞に遺伝子を導入する方法を開発し、経験依存的な仕組みを分子発生学の視点から解明した。抑制性ニューロンの特性の変化は、双極性抑制性ニューロンを増加させ、臨界期だけでなく視覚の情報処理にまで広く影響を与えると推測される。本研究において申請者らは、新規アクチン重合因子がPV細胞の多極性樹状突起の特性の獲得に必須であることを見出した。このアクチン重合因子を欠損させると、PV細胞の形態特性（多極性）が、他の抑制性ニューロンの形態特性（双極性）に転換される。この際、電気生理学解析（whole-cell パッチクランプ法）を行うと、PV細胞の機能特性（低い入力抵抗）が、他の双極性抑制性ニューロンの機能特性（高い入力抵抗）に転換されることが分かった。加えて、新規アクチン重合因子の作用メカニズムを超解像度顕微鏡により解析することにより、この因子の細胞内での局所的な蓄積が、アクチン重合を促し、蓄積した部位からの突起の伸長を誘導することを観察した。さらに、抑制性ニューロン樹状突起の形態変化による視覚弁別能力の向上を見出した。本研究において、生後における経験依存的な抑制性ニューロンの形態・機能形成に基づく局所回路及び情報処理の様式について明らかにする。

通过形式和功能将抑制性神经元分为十多种细胞类型，并根据特征作为不同信息传输的分支点。也就是说，假定如果个人经历在抑制神经元的区分中偏见，它将影响关键时期的形成和后来的信息处理。到目前为止，尚不知道定义抑制神经元的各种细胞种类的机制，并且尚未揭示出分化中偏见的不利影响。到目前为止，申请人已经确定了抑制性神经元的一种新形式的形式化因子，该因子在出生后表达，并且已通过超高分辨率可视化神经染料的肌动蛋白细胞骨架控制因子类似于神经染料和轴的运动。成功的。此外，我们开发了一种将基因引入深脑的单个细胞的方法，并从分子发生的角度阐明了体验依赖性机制。假定抑制神经元特征的变化将增加双极抑制神经元，并对视觉信息处理以及关键时期产生广泛的影响。在这项研究中，申请人发现新的肌动蛋白聚合因子对于获取PV细胞多极化通气的特征至关重要。当定义该肌动蛋白聚合因子时，将PV细胞的形式特征（极性）转化为其他抑制神经元的形式特征（双极）。目前，当进行电生理分析（全细胞斑块夹）时，我知道，PV细胞的功能特征（低输入电阻）将转换为其他双极抑制神经元的功能特征（我了解高输入抗性）。另外，通过分析新的肌动蛋白聚合因子的作用机理，通过超分辨率显微镜，该因子在细胞中的局部积累促进了肌动蛋白聚合并诱导积累位点的突起的生长。此外，发现由于抑制神经元的重要投影的形式变化，视觉阀分开的能力得到了提高。在这项研究中，将揭示基于经验依赖性神经元的形式和功能形成的局部电路和信息处理的形式。