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。

为了阐明大脑皮层的柱状功能，阐明GABA_A和GABA_B效应的抑制如何参与锥体细胞活动的同步或去同步是极其重要的。人们认为，这种列功能可以通过分子、细胞、电路和系统各个层面的多方面方法来阐明。因此，利用过度表达 GABA_A 受体分子的基因突变小鼠，我们首先尝试阐明 GABA_A 在两个不同系统中的作用：桶区（具有明确的柱状结构）和味觉皮层（具有不明确的柱状结构）结构。使用全细胞膜片钳记录和光学膜电位测量进行实验，得到以下结果。在桶状区，II/III层锥体细胞通过抑制性神经元对相邻列的锥体细胞产生侧向抑制，同时也可能抑制同列的V/VI层锥体细胞。此外，有人建议可以形成列局部电路，其中通过同步列之间的层II/III锥体细胞的活性来激活层V/VI锥体细胞。另一方面，在岛叶皮质中，显示有许多从第四层到第五层/第六层的直接投影。此外，虽然横向抑制并不显着，柱间相互作用也很小，但抑制系统参与了柱内浅层和深层之间的相互作用，并且由于这种相互作用形成了局部电路，其中输出已表明有这样的可能性。这些结果表明，区域特定高阶函数的表达可以通过不同列局部电路的功能来实现。我发现，在过度表达GABA_A受体分子的基因突变小鼠的桶状区域中，GABA_A抑制系统比野生型小鼠得到加强，导致激发传播范围更锐利，信息处理速度更快。此外，全细胞膜片钳记录表明 GABA_A 受体通道的脱敏可能会增强。