大脳聴覚野シナプス可塑性による回路調節

大脑听觉皮层突触可塑性的回路调节

• 批准号: 12053224
• 负责人: 澁木 克栄
• 金额: $ 61.95万
• 依托单位: Niigata University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• 财政年份: 2000
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2000 至 2004
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-12053224/
• 关键词: フラビン蛋白; 脳機能イメージング; 聴覚野; 体性感覚野; 視覚野; マウス; シナプス可塑性; 発達; 行動解析; スキナー箱; 振動覚; 報酬; ラット; フラビン蛋白質; 光学的記録法; 自家蛍光; 振動刺激; アセチルコリン; 行動学的解析; LTP; GABA受容体; 18a野; 結合問題; フラビン蛋白; 脳機能イメージング; 聴覚野; 体性感覚野; 視覚野; マウス; シナプス可塑性; 発達; 行動解析; スキナー箱; 振動覚; 報酬; ラット; フラビン蛋白質; 光学的記録法; 自家蛍光; 振動刺激; アセチルコリン; 行動学的解析; LTP; GABA受容体; 18a野; 結合問題

マウスの頭蓋骨は透明度が高いので麻酔マウスの大脳皮質の光学的なイメージングを頭蓋骨を介して行うことができる。今年度はこの経頭蓋的フラビン蛋白蛍光イメージングを用いてマウス大脳皮質感覚野の可塑性を解析した。聴覚野では音刺激の高さによって特徴的な反応パターン(tonotopic map)が知られているが、これを確認した。次に特定の周波数(10キロヘルツ)の音に幼若期より曝したときの聴覚野可塑性について解析した。その結果、10キロヘルツの反応は有意に増強されるが、5キロや20キロヘルツに対する反応は必ずしも増強されなかった。音に曝す期間を色々変化させたが、その効果に特定の臨界期は認められなかった。また動物を防音室で飼育すると聴覚野の反応の振幅や持続時間が有意に小さくなった。明確な臨界期が認められないことは視床-皮質シナプスではなく、皮質内回路の変化を推定させる。この可能性について検討するため、様々な音環境で飼育した動物から皮質切片を作製し、上顆粒層に連発電気刺激を加えて、興奮パターンをフラビン蛋白蛍光法で解析した。その結果、皮質の深さ方向への興奮の伝搬が防音室で飼育したマウスでは有意に抑えられた。以上の結果は、発達期の音環境が聴覚野応答を可塑的に調節し、特に皮質の垂直方向の結合が活動依存的に調節されることを示している。さらに経頭蓋的フラビン蛋白蛍光イメージングをマウス視覚野活動の解析に利用したところ、視野に応じた皮質部位が応じ(retinotopic map)、また単眼の遮蔽により、遮蔽眼の応答が弱まることが判った。この時の可塑性は生後4週間前後に明確な臨界期が認められた。また体性感覚野では尾の切断に伴って、周辺の皮膚刺激に対する皮質応答部位(somatotopic map)が可塑的に改変されることが判った。

由于小鼠头骨高度透明，因此可以通过头骨进行麻醉小鼠的大脑皮层的光学成像。今年，我们使用这种经颅黄素蛋白荧光成像分析了小鼠脑皮质感觉皮质的可塑性。在听觉皮层中，根据声音刺激的高度知道了独特的响应模式（TONOTOPIC图），并得到证实。接下来，我们从早期阶段暴露于一定频率（10千霍兹）声音时分析了听觉皮层的可塑性。结果，10千霍兹的反应显着增加，但是在5千霍兹和20千洛茨的反应不一定会增强。尽管接触声音的持续时间各不相同，但没有观察到该效果的特定关键时期。此外，当动物放在隔音室中时，听觉皮层中反应的幅度和持续时间大大减少。没有明显的关键时期估计物质内电路的变化，而不是丘脑皮层突触。为了研究这种可能性，从各种声音环境中饲养的动物中制备皮质切片，将重复的电刺激应用于超晶层，并通过黄素蛋白荧光分析激发模式。结果，在隔音室中保存的小鼠中，皮质深度的激发繁殖显着降低。以上结果表明，发育环境塑料调节听觉皮质反应，尤其是皮质的垂直连接以活动依赖性方式调节。此外，使用经颅黄素蛋白荧光成像来分析小鼠视觉皮层的视觉皮质活性，并且发现皮质位点根据视野（视网膜图）（视网膜图），而单眼屏蔽却削弱了屏蔽眼的反应。目前，大约4周龄的时候观察到了一个明显的关键时期。在体感区域，发现皮质反应位点（体形图）对周围皮肤刺激的皮质反应部位（体形图）通过切割进行了塑料修饰。