GABA作動性介在ニューロンタイプによる大脳皮質-基底核機能の制御

GABA能中间神经元类型对皮质基底节功能的控制

• 批准号: 20019025
• 负责人: 小林 和人
• 金额: $ 4.48万
• 依托单位: Fukushima Medical 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: 2008
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2008 至 2009
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20019025/
• 关键词: イムノトキシン; 細胞標的法; 介在ニューロン; インターロイキン-2受容体; 神経回路; 神経活動; 行動制御; 神経伝達; インターロイキンー2受容体

大脳皮質-基底核を連関する神経回路は、運動制御、運動学習、強化学習などの重要な脳機能を媒介する。線条体や大脳皮質には、形態的および電気生理学的に異なるさまざまなタイプの介在ニューロンタイプが存在し、神経回路の活動を協調的に制御することによって行動の調節に必須の役割を担っていると推察される。特に線条体にはコリン作動性およびGABA作動性の複数の介在ニューロンタイプが存在する。しかし、個々のニューロンタイプが一連の行動課題の中でどのような役割を担っているかについては十分に理解されていない。本研究では、GABA作動性のlow threshold spiking (LTS)ニューロンとコリン作動性介在ニューロンに着目し、線条体あるいは大脳皮質に局在するニューロンタイプの行動生理学的な役割の解明に取り組んだ。第一に、LTSニューロンのマーカーであるニューロペプチドY(NPY)遺伝子にヒトインターロイキン-2受容体αサブユニット/黄色蛍光タンパク質(IL-2Rα/YFP)遺伝子を導入したbacterial artificial chromosome (BAC)トランスジェニックマウスを作製し、複数の系統を得た。これらの系統における導入遺伝子の発現を組織化学的方法により解析し、IL-2Rα/YFPタンパク質は、NPYやソマトスタチンを含むニューロンタイプに主要に発現することを確認した。第二に、コリンアセチル転移酵素(ChAT)遺伝子にIL-2Rα/YFP遺伝子を導入したBACトランスジェニックラットを作製し、このラットの線条体内にイムノトキシンを投与することによって、コリン作動性介在ニューロンの選択的な除去を誘導した。この細胞除去ラットは、線条体に依存するレバー解放型リアクションタイム課題において正常な応答(過早反応率、反応時間など)を示した。一方、このラットは、T迷路を利用した空間記憶課題において、最初の学習獲得は正常ラットと同程度であったが、逆転学習の課題においてその獲得が向上することが明らかとなった。NPY-IL-2Rα/YFPマウス系統とChA-IL-2Rα/YFPラット系統は、線条体に依存する学習を媒介する神経メカニズムを解明するために有効な実験動物となる。

连接大脑皮层和基底神经节的神经回路介导重要的大脑功能，例如运动控制、运动学习和强化学习。据推测，纹状体和大脑皮层中存在多种形态学和电生理学上不同的中间神经元类型，它们通过协同控制神经回路的活动在调节行为中发挥重要作用。特别是，纹状体中有多种胆碱能和 GABA 能中间神经元类型。然而，单个神经元类型在一系列行为任务中的作用尚未完全了解。在这项研究中，我们关注 GABA 能低阈值尖峰 (LTS) 神经元和胆碱能中间神经元，并试图阐明位于纹状体或大脑皮层的神经元类型的行为和生理作用。首先，我们引入了细菌人工染色体（BAC）转导器，其中人白细胞介素2受体α亚基/黄色荧光蛋白（IL-2Rα/YFP）基因被引入神经肽Y（NPY）基因，神经肽Y（NPY）基因是细菌的标记物。培育了LTS神经元并获得了多个品系。通过组织化学方法分析这些系中转基因的表达，证实IL-2Rα/YFP蛋白主要在含有NPY和生长抑素的神经元类型中表达。其次，我们创建了 BAC 转基因大鼠，其中将 IL-2Rα/YFP 基因引入胆碱乙酰转移酶 (ChAT) 基因，并通过向这些大鼠的纹状体中施用免疫毒素，诱导选择性去除胆碱能中间神经元。这些细胞耗尽的大鼠在依赖于纹状体的杠杆释放反应时间任务中表现出正常反应（过早反应率、反应时间等）。另一方面，在使用 T 迷宫的空间记忆任务中，这些大鼠的初始学习能力与正常大鼠相当，但很明显，它们的学习能力在逆转学习任务中有所改善。 NPY-IL-2Rα/YFP 小鼠品系和 ChA-IL-2Rα/YFP 大鼠品系为阐明介导纹状体依赖性学习的神经机制提供了有用的实验动物。

项目成果

Ephrin-A5 Regulates the Formation of the Ascending Midbrain Dopaminergic Pathways

• DOI: 10.1002/dneu.20685
• 发表时间: 2009-01-01
• 期刊: DEVELOPMENTAL NEUROBIOLOGY
• 影响因子: 3
• 作者: Cooper, Margaret A.;Kobayashi, Kazuto;Zhou, Renping
• 通讯作者: Zhou, Renping

コカイン誘発報酬効果に対する海馬領域におけるドパミンの役割

海马区多巴胺对可卡因诱导的奖赏效应的作用

• 发表时间: 2009
• 作者: 田中智子;他
• 通讯作者: 他

Behavioral and physiological analysis of the striatopallidal neural path way by conditional transmission silencing

通过条件传输沉默对纹状体苍白球神经通路进行行为和生理分析

• 发表时间: 2008
• 作者: Kobayashi;K.;et.al.
• 通讯作者: et.al.

Upexpected expression of α-and β-globin in mesencephalic dopaminergic neurons and glial cells

中脑多巴胺能神经元和神经胶质细胞中α-和β-珠蛋白的预期表达

• 发表时间: 2009
• 期刊: Proc.Natl.Acad.Sci.USA 106
• 作者: Biagioli;M.;et al.
• 通讯作者: et al.

強化学習における線条件-黒質神経路の行動学的役割

强化学习中的线路条件 - 黑质神经通路的行为作用

• 发表时间: 2009
• 作者: 深堀良二;他
• 通讯作者: 他