大脳皮質興奮性入力の機能単位間での脱同期化に関与するGABA(B)シナプス前抑制

GABA(B) 突触前抑制参与功能单元之间皮质兴奋性输入的去同步化

基本信息

批准号：
17021027
负责人：
姜英男
金额：
$ 1.92万
依托单位：
Osaka 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：
2005
资助国家：
日本
起止时间：
2005 至无数据
项目状态：
已结题

项目摘要

GABA_A及びGABA_B作用による抑制が、錐体細胞活動の同期化或いは脱同期化に、どのように関与するかを明らかにすることが大脳皮質のカラム機能を明らかにする上で極めて重要である。そうしたカラム機能は、分子-細胞-回路-システムの各レベルからの多面的アプローチにより解明可能であると考えられる。そこで、GABA_A受容体分子を過剰発現する遺伝子変異マウスを用い、カラム構造が明確なバレル野と不明確な味覚野という二つの異なるシステムにおいて、まずGABA_A作用の解明に取り組んだ。ホールセルパッチクランプ記録法及び光学的膜電位測定法を用いて実験を行ない、以下の成果を得た。バレル野では、II/III層錐体細胞が抑制性ニューロンを介し隣接カラムの錐体細胞に側方抑制を与えると同時に、同一カラムのV/VI層錐体細胞も抑制している可能性が示された。また、II/III層錐体細胞の活動がカラム間で同期化することによりV/VI層錐体細胞が活性化されるようなカラム局所回路が形成されている可能性が示唆された。一方、島皮質では、第IV層からV/VI層への直接投射が多く存在することが示された。また、側方抑制は顕著でなくカラム間相互作用は小さいが、カラム内浅層-深層間での相互作用に抑制系が関与し、そうした相互作用の結果出力が決定される局所回路が形成されている可能性が示された。この様に、領野特異的高次機能の発現は、異なったカラム局所回路の働きにより実現されている可能性が示唆された。GABA_A受容体分子を過剰発現する遺伝子変異マウスのバレル野おいては、野生型に比してGABA_A抑制系が強化されているため、興奮伝播範囲がよりシャープで、より早い情報処理が行なわれることを見いだした。また、ホールセルパッチクランプ記録からは、GABA_A受容体チャネルの脱感作が強化されている可能性が示唆された。

阐明GABA_A和GABA_B动作的抑制作用与大脑皮层柱函数中的同步或对异步的锥体细胞活性有关。认为这种列函数被从分子电路系统水平的多方面方法阐明。因此，我们首先努力阐明GABA_A在两个不同系统中的效果，即带有透明柱结构的枪管场和味道皮质，这尚不清楚。使用全细胞贴片夹记录和光膜电位测量进行实验，并获得以下结果。在枪管场中，结果表明，II/III层锥体细胞可能是通过抑制性神经元抑制相邻柱的锥体细胞的侧向，同时还抑制了同一柱的V/VI层V/VI层。还建议可以形成局部色谱柱电路，其中II/III层锥体细胞的活性通过在色谱柱之间同步II/III/III锥体细胞的活性来激活。另一方面，结果表明，从第四层到岛状皮质中的V/VI层有大量的直接投影。此外，尽管侧向抑制并不明显，并且列之间的相互作用很小，但已表明抑制系统参与了柱中的浅层和深层之间的相互作用，并且形成了局部电路，其中确定了此类相互作用的输出。因此，已经提出，可以通过不同柱局部电路的作用来实现场特异性高阶函数的表达。在过表达GABA_A受体分子的突变小鼠的枪管场中，与野生型相比，GABA_A抑制系统的抑制剂系统得到了增强，因此激发传输范围更加清晰，并且信息处理更快。此外，全细胞斑块夹记录表明，GABA_A受体通道的脱敏化可能会增强。