細胞内記録によるサッケード信号形成機序の解析

利用细胞内记录分析眼跳信号形成机制

基本信息

批准号：
11145209
负责人：
吉田薫
金额：
$ 1.02万
依托单位：
University of Tsukuba
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas (A)
财政年份：
1999
资助国家：
日本
起止时间：
1999 至无数据
项目状态：
已结题

项目摘要

サッケードジェネレータを構成する最も重要な神経要素は、バーストニューロンとポーズニューロンであり、いずれも極めて特徴的な発射パタンを示す。前者はサッケードに一致してバースト発射し、その頻度はサッケード速度をコードする。ポーズニューロンは注視時に高い発射活動を示し、バーストニューロンを持続的に抑制しているが、サッケードに一致して活動を休止し、その結果抑制が解除されてバーストニューロンの発火が可能になる。ポーズニューロンの活動休止はサッケードの持続を決める最も重要な信号であるが、どのようなメカニズムにより活動休止が生ずるかは明らかにされていない。本研究では、覚醒ネコを用い、実際にサッケードが起こる際のポーズニューロンの膜電位変化を細胞内記録法により調べ、活動休止がどのようなシナプス入力より引き起こされるかを解析した。その結果、膜電位はサッケードに先行して急激な過分極性変化を示し、この膜電位変化はクロールイオン注入により脱分極性応答に逆転したことから、抑制性入力により生ずるIPSPであることが明らかにされた。定量解析の結果、この抑制は眼球速度に比例した成分と、これに先行する早い成分からなることが明らかにされた。眼球速度に比例した成分は、ポーズニューロンがバーストニューロンから抑制性入力を受けることを意味する。次に、トリガーの役割を果たす早い成分の起源を調べた結果、ポーズニューロンはサッケード上位中枢である上丘から2シナプス性の抑制を受けることが明らかにされた。以上の結果から、ポーズニューロンの活動休止の開始、したがってサッケードの開始はおそらく上丘からの入力により制御され、一方その持続はサッケードジェネレータ内部のバーストニューロンからの帰還入力により制御されることが明らかになった。バーストニューロンとポーズニューロンの間の相互制御は、バーストの持続とポーズの持続は自動的に等しくする機能を果たすと考えられる。

构成眼跳发生器的最重要的神经元件是突发神经元和暂停神经元，它们都表现出非常独特的放电模式。前者与眼跳同时爆发，其频率编码眼跳速度。暂停神经元在凝视期间表现出高放电活动，并持续抑制突发神经元，但它们的活动与扫视同时停止，因此，抑制被释放，允许突发神经元放电。暂停神经元活动是决定眼跳持续时间的最重要信号，但暂停神经元活动发生的机制尚不清楚。在这项研究中，我们使用细胞内记录来检查清醒猫在实际眼跳期间暂停神经元膜电位的变化，并分析哪种突触输入会导致活动暂停。结果，在扫视之前膜电位显示出快速的超极化变化，并且通过注射爬行离子将膜电位的这种变化逆转为去极化反应，这表明IPSP是由抑制输入引起的。定量分析表明，这种抑制由与眼速成比例的分量和该分量之前的更快分量组成。与眼睛速度成比例的分量意味着暂停神经元接收来自突发神经元的抑制输入。接下来，我们研究了起触发作用的早期成分的起源，结果发现暂停神经元受到来自上丘（上眼跳中心）的双突触抑制。这些结果清楚地表明，暂停神经元活动的开始以及眼跳的启动可能是由来自上丘的输入控制的，而其持续时间是由来自眼跳发生器内部的突发神经元的反馈输入控制的。突发神经元和暂停神经元之间的相互控制被认为可以自动平衡突发持续时间和暂停持续时间。