前頭皮質回路の単位構造の解析

额叶皮层回路单元结构分析

• 批准号: 14017096
• 负责人: 川口 泰雄
• 金额: $ 3.2万
• 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: 2002
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2002 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-14017096/
• 关键词: 前頭皮質; コラム構造; GABA; 介在ニューロン; 軸索; カルシウム結合蛋白質

ラット前頭皮質で、脱分極に対する発火様式とカルシウム結合蛋白質・ペプチドの発現パターンにしたがって細胞の形態を観察すると、ある特定の発火様式と物質発現をしているGABA細胞は特徴的な形態をとり、それらは基本的なグループであると考えられる。シナプス結合様式、アセチルコリンなどの脳幹からのモジュレーターに対する反応、皮質周期活動時の応答などもタイプごとに異なる。本研究では、形態学的特徴を定量化して、それらに基づいてできるクラスターが、生理的・化学的性質から分けたグループとどのような関係になるかをみることで、上記の分類の妥当性を検討してみた。細胞内染色した非錐体細胞の形態を三次元再構築し、軸索分枝パターンとブトン空間分布に関する16個の形態的パラメーターを測定し、主成分分析で解析した。第一・第二主成分平面に、各細胞をプロットしたところ、生理・化学的分類と相関する幾つかの小集団が作られた。同じパラメーターでクラスター解析によって樹型図を作成したところ、II/III層の細胞では5個の、V層の細胞では4個のクラスターが形成されており、それぞれのクラスターはやはり生理・化学的分類と対応していた。クラスターの形成に重要な形態的パラメーターは、どちらの層の細胞でも層毎のブトンの分布や自身の細胞体を中心としたブトンの空間分布、軸索の分枝頻度であった。軸索上のブトン間隔はポアソン分布し、タイプごとに系統的な差は見られなかった。すなわち、ブトンの空間的な分布の違いは軸索の空間分布によって決定されていると考えられる。これらから、サブタイプの形態的な違いは、軸索分枝頻度とその拡がりの空間的な制限、軸索伸長方向の指向性によって決められていると考えられる。

在大鼠额叶皮质中，当我们根据去极化响应的放电模式以及钙结合蛋白和肽的表达模式观察细胞形态时，我们发现具有特定放电模式和物质表达的GABA细胞具有特征性形态；他们被认为是基本群体。每种类型还具有不同的突触连接模式、对脑干调节剂（例如乙酰胆碱）的反应以及皮质周期性活动期间的反应。在本研究中，我们将通过量化形态特征并观察基于它们形成的簇与根据生理和化学特性划分的组之间的关系来检验上述分类的有效性。我们对细胞内染色的非锥体细胞形态进行了三维重建，测量了与轴突分支模式和布顿空间分布相关的 16 个形态参数，并使用主成分分析对其进行了分析。当每个细胞被绘制在第一和第二主成分平面上时，创建了与生理和化学分类相关的几个小组。当使用相同参数通过聚类分析创建树图时，II/III层细胞形成5个簇，V层细胞形成4个簇，并且每个簇根据生理/化学分类进行分类。簇形成的重要形态参数是每层中纽扣的分布、细胞体周围纽扣的空间分布以及轴突分支的频率。轴突上的布顿间距呈泊松分布，类型之间没有系统差异。换句话说，按钮空间分布的差异被认为是由轴突的空间分布决定的。这些结果表明，亚型之间的形态差异是由轴突分支的频率、其传播的空间限制和轴突延伸的方向性决定的。