新生仔マウス体性感覚野で発見された新規タイプ自発活動の発生機序

在新生小鼠体感皮层中发现的新型自发活动的生成机制

基本信息

批准号：
20H03346
负责人：
岩里琢治
金额：
$ 11.32万
依托单位：
National Institute of Genetics
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
财政年份：
2020
资助国家：
日本
起止时间：
2020-04-01 至 2023-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

子供の時期の哺乳類脳の感覚神経回路の発達に、体内で自発的に発生する神経活動（自発神経活動）が重要な役割を担う。しかし、視覚系での研究は比較的進んでいるが、それ以外のモダリティーでの自発神経活動についてはわかっていないことが多い。研究代表者らは、これまでに新生仔マウスの一次体性感覚野にパッチワーク型の特徴的な時空間パターンをもつ自発神経活動の存在を明らかにし、さらに、それが、眼窩下神経よりも下流の末梢で発生し、視床皮質軸索を経由して大脳皮質に伝達されることを明らかにしていた。この新規の自発神経活動の発生機序を明らかにするために、前年度までにマウス体性感覚系末梢の三叉神経節のex vivo　イメージングシステムを立ち上げ、新生仔マウスの三叉神経節の神経細胞が自発的に発火することを明らかにしていた。本年度はそのイメージングシステムを用いて、自発神経活動の性質の詳細な解析を行った。まず、三叉神経節の中でヒゲに投射する神経細胞の位置を同定する目的で、マウスの各列のひげにトレーサーを注入し、三叉神経節の中のヒゲ対応神経細胞の位置を特定した。このヒゲ対応領域に注目してex vivoイメージングを行い、神経細胞の発火パターンを解析した。発達段階を追って、生後０－１日齢、4－6日齢、14－16日齢、成体（60日齢以上）のマウスから摘出した三叉神経節でカルシウムイメージングを行い、さらに、別実験で得た成長に伴う三叉神経節の細胞密度の減少のデータで、発火頻度を補正した。その結果、生後2週間は三叉神経節の神経細胞は高頻度で発火するのに対し、成体ではほとんど発火しないことがわかった。すなわち、自発活動には幼若特異的であることが明らかになった。その他、三叉神経節で自発的に神経細胞が発火するメカニズムの解析、さらに、大脳皮質で見られる自発神経活動の時空間パターンが発生するメカニズムの解析を進めた。

体内自发发生的神经活动（自发神经活动）在哺乳动物童年时期大脑感觉神经回路的发育中起着重要作用。然而，尽管视觉系统的研究相对先进，但其他形式的自发神经活动仍然未知。迄今为止，主要研究人员已经揭示了新生小鼠初级体感皮层中存在具有拼凑式特征时空模式的自发神经活动，并且已经揭示这种活动发生在外周的下游并传递到大脑皮层。大脑皮层通过丘脑皮质轴突。为了阐明这种新型自发神经活动发生的机制，我们在前一年启动了小鼠体感系统外围三叉神经节的离体成像系统，结果显示它会自发点燃。今年，我们利用成像系统对自发神经活动的性质进行了详细分析。首先，为了确定三叉神经节内投射到胡须的神经元的位置，将示踪剂注射到小鼠每排的胡须中，识别出三叉神经节内胡须对应的神经元的位置。我们对这个胡须对应区域进行了离体成像，并分析了神经元的放电模式。对从 0-1 日龄、4-6 日龄、14-16 日龄和成年（60 日龄以上）小鼠分离的三叉神经节进行钙成像，并在单独的发育阶段进行。使用获得的关于三叉神经节中由于生长导致的细胞密度降低的数据来校正发射频率。结果表明，三叉神经节中的神经元在生命的前两周内频繁放电，但在成人中很少放电。换句话说，很明显自发活动是幼儿所特有的。此外，我们还分析了三叉神经节中神经元自发放电的机制，以及在大脑皮层中观察到的自发神经活动的时空模式发生的机制。