視覚野の神経回路・機能発達における発生期細胞系譜依存性と生後の視覚経験依存性

神经回路和视觉皮层功能发育中的发育细胞谱系依赖和出生后视觉体验依赖

基本信息

批准号：
21H02600
负责人：
吉村由美子
金额：
$ 11.4万
依托单位：
National Institute for Physiological Sciences
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究では、大脳皮質の中でも、感覚入力を操作しやすく、シナプス可塑性や感覚反応の経験依存的発達に関する知見が蓄積されている一次視覚野をモデルに、発生期の細胞系譜と生後の感覚経験のそれぞれに依存したメカニズムが神経回路構築と機能発達にどのように働くかを明らかにすることを目的とする。昨年度までに、興奮性ニューロン特異的なプロモータ制御下で赤色蛍光蛋白（RFP）を発現するiPS細胞を用いて、大脳皮質興奮性ニューロンの細胞系譜を効率よく可視化できるキメラマウスを作成した。本年度は、このキメラマウスから大脳皮質一次視覚野を含む脳スライス標本を作製し、ホールセルパッチクランプ法を用いてシナプス結合の機能解析を行った。蛍光顕微鏡観察により、スライス標本上のRFP陽性ニューロンを同定した後、微分干渉顕微鏡像に切り替えて、RFP陽性の興奮性ニューロンペア（クローン細胞ペア）あるいはRFP陽性と陰性の興奮性ニューロンペア（非クローン細胞ペア）から同時にホールセルパッチクランプ記録を行った。記録した細胞ペアの興奮性神経結合の有無を、片方の興奮性ニューロンに脱分極通電して活動電位を発生させると、相手の興奮性ニューロンに興奮性シナプス後電流（EPSC）が生じるかにより調べた。2/3層内に分布する興奮性ニューロンを中心に解析したところ、クローン細胞ペアは非クローン細胞ペアに比べて興奮性シナプスを形成する確率が高い結果を得た。

在这项研究中，我们使用初级视觉皮层作为模型，在该模型中，感觉输入易于操纵，并且积累了有关突触可塑性和感觉反应的经验依赖性发展的知识，以检查发育过程中的细胞谱系和出生后的感觉体验。本研究的目的是阐明依赖于这些因素的机制如何在神经回路构建和功能发展中发挥作用。去年，我们创造了嵌合小鼠，可以使用在兴奋性神经元特异性启动子控制下表达红色荧光蛋白（RFP）的 iPS 细胞，有效地可视化大脑皮层兴奋性神经元的细胞谱系。今年，我们从这只嵌合小鼠中制备了含有大脑皮层初级视觉皮层的脑切片标本，并利用全细胞膜片钳方法进行了突触连接的功能分析。通过荧光显微镜识别切片标本上的 RFP 阳性神经元后，我们切换到微分干涉对比显微镜来识别 RFP 阳性兴奋性神经元对（克隆细胞对）或 RFP 阳性和阴性兴奋性神经元对（非克隆细胞对）从细胞对同时进行全细胞膜片钳记录。通过确定当一个兴奋性神经元去极化并产生动作电位时，另一兴奋性神经元 Ta 中是否产生兴奋性突触后电流（EPSC）来检查记录的细胞对之间是否存在兴奋性神经连接。当我们分析分布在第 2/3 层的兴奋性神经元时，我们发现克隆细胞对比非克隆细胞对形成兴奋性突触的概率更高。