GABA作働性介在ニューロンの大脳皮質の局所回路における役割

GABA能中间神经元在大脑皮层局部回路中的作用

• 批准号: 13041058
• 负责人: 川口 泰雄
• 金额: $ 4.1万
• 依托单位: Okazaki National Research Institutes
• 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: 2001
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2001 至 2002
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-13041058/
• 关键词: 前頭皮質; コラム構造; GABA; 介在ニューロン; 発火様式; 軸索; 大脳皮質; 抑制性細胞; NMDA; てんかん; 発作波

皮質のニューロンは、興奮性アミノ酸を伝達物質とする投射型の錐体細胞と、GABAを伝達物質とする抑制性の介在ニューロンである非錐体細胞の二つにわけられる。錐体細胞に比べて、抑制性である非錐体細胞の方は非常に多様な形をしたサブグループから構成されており、様々な皮質機能に関わると考えられる。前頭皮質のGABA作働性介在ニューロンを調べた結果、生理的・形態的・化学的性質の異なるいくつかのグループに分けられることがわかった。つまり、大脳皮質の中に複数のGABA作働性システムが組み込まれていると考えた。しかし、最近の他の研究室によって、発火パターン、シナプス伝達ダイナミックス、チャネル・ペプチドなどのmRNA発現、形態の解析から、数百種類の介在細胞が皮質内に存在しているという考え方が提唱されている。本質はどうであるのかを議論するために、形態的・生理的性質をある程度定量化して解析する必要があると考え、軸索分枝パターンや終末ブトンの軸索上・空間分布のニューロルシーダによる定量化を行った。これらの定量的パラメーターで、細胞群をクラスター解析すると、それぞれのクラスターが発火様式や物質発現パターンと相関することを証明できた。また、皮質GABA細胞は、細胞内通電に対する発火様式が多様であることが知られているが、皮質が同期的な活動をしている時にどのようにスパイクを出すかは殆ど調べられていない。脳切片標本でNMDA受容体を活性化させて0.1ヘルツと10ヘルツの興奮性電位のリズムをおこし、その時の非錐体細胞の発火様式を調べ、サブタイプごとに比較した。その結果、皮質に引き起こされた特定の周期的活動時に非錐体細胞のそれぞれのサブタイプでは異なる発火様式を示した。今後は、各グループのシナプス結合パターンや生理的特性を調べていくことで、各グループの機能的意義を検討していきたい。

皮层中的神经元可分为两种类型：锥体神经元（使用兴奋性氨基酸作为递质的投射型神经元）和非锥体细胞（使用 GABA 作为递质的抑制性中间神经元）。与锥体细胞相比，抑制性非锥体细胞由形状非常多样化的亚群组成，被认为参与各种皮质功能。对额叶皮质中 GABA 能中间神经元的检查表明，它们可以分为几组，具有不同的生理、形态和化学特性。换句话说，我们认为多个 GABA 能系统整合在大脑皮层内。然而，其他实验室最近根据对放电模式、突触传递动力学、通道肽的 mRNA 表达和形态的分析提出了这样的想法：皮层内存在数百种类型的中间神经元细胞。为了讨论本质，我们认为有必要对形态和生理特性进行一定程度的量化和分析，并基于神经清晰度来分析轴突的分支模式以及末端突触的轴突和空间分布。通过使用这些定量参数对细胞群进行聚类分析，我们能够证明每个聚类与放电模式和物质表达模式相关。此外，已知皮质 GABA 细胞响应细胞内电流具有多种放电模式，但很少有人研究它们在同步皮质活动期间如何发出尖峰。他们激活脑切片中的 NMDA 受体，产生 0.1 Hz 和 10 Hz 的兴奋电位节律，研究非锥体细胞的放电模式，并比较每种亚型的结果。结果，非锥体细胞的每种亚型在皮层引起的特定周期性活动中表现出不同的放电模式。未来，我们希望通过研究每个组的突触连接模式和生理特征来检查每个组的功能意义。

项目成果

川口泰雄: "新パッチクランプ実験技術法"吉岡書店. pp.118-131 (2001)

川口康夫：“新膜片钳实验技术”吉冈书店第118-131页（2001）。