in vitroシナプス形成で自己組織化された大脳皮質神経回路網の構造の機能

体外突触形成自组织皮质神经网络结构的功能

基本信息

批准号：
04242650
负责人：
黒田洋一郎
金额：
--
依托单位：
Tokyo Metropolitan Institute for Neuroscience
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
财政年份：
1992
资助国家：
日本
起止时间：
1992 至无数据
项目状态：
已结题

项目摘要

記憶がニューロン回路として保持されている大脳皮質連合野や海馬のシナプス結合については、まだまだ不明の点が多い。前年度までには我々は大脳皮質や海馬の初代培養系で多数のシナプスを形成させ、シナプス形成の定量的解析に成功した。この系は別の見方からすると、培養下でニューロン同士がお互いに遺伝情報の発現を調節しながら、ニューロン回路網を自己組織化したと考えられる。したがって、皮質ニューロン回路のモでル系として、テーマ[I]ニューロン回路の電気性理学的な実態と解析、テーマ[II]それぞれのシナプス結合の可塑性、テーマ[III]それぞれのシナプス結合のニューロン特異性などが細胞レベル、分子レベルで容易に解析できる可能性が高い。本年度はNTT基礎研究所川名グループとの共同実験で、テーマ[I]すなわち低マグネシウム下での、大脳皮質ニューロン回路網の電気活動をwhole-cell putch clamp法とCa^2螢光測定を使用して解析し以下の結果を得た。1シナプス形成の指標となるCa^2の一過性の上昇は、予想された通り、シナプス結合を介した多数のニューロン同期した発火によっていた。2これらの発火は、自発発火を繰り返すペースメーカーニューロンによる可能性があるが、そのようなニューロンは検出できなかった。3発火と発火の間に、自発的な不規測な徴小興奮性シナプス電流が不規則に観察され、、こららが多数の興奮性シナプス入力を受けているニューロンで確率的にconversionを起こし、これがシナプス結合している回路網全体に拡がることが示唆された。4レーザー・ビームで、回路網の切断を行った実験も3の可能性を支持した。したがって、Ca^<2+>上昇の頻度が回路内のシナプス形成密度に比例していることも当然と考えられた。テーマ[II]はテーマ[I]に引続き実験中で興味ある結果が出はじめている。

大脑皮层和海马体的关联区域中的突触连接仍然存在许多未知数，记忆以神经元回路的形式存储在海马体中。到前一年，我们已经在大脑皮层和海马的原代培养系统中形成了大量的突触，并成功地定量分析了突触的形成。看待这个系统的另一种方式是神经元自组织成神经元网络，同时调节其遗传信息在培养物中的表达。因此，作为皮质神经元回路的模型系统，主题[I]神经元回路的电物理状态和分析、主题[II]每个突触连接的可塑性和主题[III]每个突触连接的神经元特异性都存在。性别等因素很可能可以在细胞和分子水平上轻松分析。今年，在与 NTT 基础研究实验室 Kawana 小组的联合实验中，我们将使用全细胞夹钳法和 Ca^2 荧光测量来研究大脑皮层神经元网络的电活动，主题为 [I] ，即在低镁条件下得到以下结果。 1 正如预期的那样，Ca^2（突触形成的指标）的短暂增加是由于许多神经元通过突触连接同步放电所致。 2这些放电可能是起搏器神经元反复自发放电所致，但无法检测到此类神经元。 3 在放电之间不规则地观察到自发且不规则的小兴奋性突触电流，这些电流随机地引起接收多个兴奋性突触输入的神经元的转换，这表明这种电流在整个突触连接的电路网络中传播。 4 用激光束切割电路网络的实验也支持可能性 3。因此，Ca ^ 2+ 的频率上升自然与电路内突触形成的密度成正比。主题[II]作为主题[I]的延续正在进行试验，有趣的结果开始出现。