大脳皮質興奮性－抑制性細胞間双方向性結合の発達と機能的意義

大脑皮层兴奋性和抑制性细胞双向连接的发育和功能意义

基本信息

批准号：
21K15193
负责人：
山本真理子
金额：
$ 3万
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 Early-Career Scientists
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、大脳皮質一次視覚野におけるパルブアルブミン陽性のFast-spiking抑制性細胞（PV-FS細胞）と錐体細胞間のシナプス結合の発達過程を調べることと、発達過程のこれらのシナプス結合を操作することで発達により獲得されるシナプス結合の機能や特徴を見出すことを目的としている。令和４年度では下記の研究を行った。１）アデノ随伴ウイルスによるCre遺伝子の導入を細胞非特異的、錐体細胞特異的および抑制性細胞特異的なプロモーターを用いて行い、それぞれ細胞種特異的なNMDA受容体欠損マウスを得た。これらのマウスにおいて、PV-FS細胞－錐体細胞間のシナプス結合の解析を視覚野急性スライスでの同時ホールセル記録により行った。特定の細胞におけるNMDA受容体の欠損が、錐体細胞ーPV-FS細胞間結合における興奮・抑制バランスの調節に影響することを見出した。２）これまでの結果から、錐体細胞とPV-FS細胞が相互に影響し、両者間結合の興奮・抑制バランスを調節していることを示唆する結果が得られた。これを踏まえ、錐体細胞の活動を操作した場合、錐体細胞ーPV-FS細胞間結合にどのように影響するかを検討した。興奮性DREADD Gqタンパク質を錐体細胞特異的に発現させ、錐体細胞の活動を遺伝化学的に増加させたマウスにおいて、PV-FS細胞－錐体細胞間のシナプス結合解析を行った。錐体細胞の活動のかく乱は、PV-FS細胞－錐体細胞間結合における興奮・抑制バランスの調節に影響することを見出した。

在本研究中，我们研究了小清蛋白阳性快速尖峰抑制细胞（PV-FS细胞）与大脑皮层初级视觉皮层锥体神经元之间突触连接的发育过程，并研究了这些突触连接在大脑皮层初级视觉皮层中的发育过程。发育过程的目的是发现通过操纵发育而获得的突触连接的功能和特征。 2020财年，我们进行了以下研究。 1)通过腺相关病毒使用细胞非特异性、锥体细胞特异性和抑制性细胞特异性启动子导入Cre基因，获得细胞类型特异性NMDA受体缺陷小鼠。在这些小鼠中，使用视觉皮层急性切片中的同时全细胞记录来分析 PV-FS 细胞和锥体神经元之间的突触连接。我们发现特定细胞中 NMDA 受体的缺失会影响锥体细胞-PV-FS 细胞连接中兴奋-抑制平衡的调节。 2）先前的结果表明锥体细胞和PV-FS细胞相互影响并调节它们之间的兴奋/抑制平衡。基于此，我们研究了操纵锥体神经元的活动将如何影响锥体神经元和 PV-FS 细胞之间的连接。在小鼠中分析了 PV-FS 细胞和锥体细胞之间的突触连接，其中兴奋性 DREADD Gq 蛋白在锥体神经元中特异性表达，并且锥体神经元的活性在遗传和化学上增加。我们发现锥体细胞活性的破坏影响了 PV-FS 细胞-锥体细胞连接处兴奋-抑制平衡的调节。