臨界期の分子機構 -大脳皮質一次視覚野の眼優位可塑性とERK1/2の関わり-

关键期的分子机制-眼部优势可塑性与大脑皮层初级视觉皮层ERK1/2的关系-

基本信息

批准号：
05J06959
负责人：
高村明孝
金额：
$ 1.73万
依托单位：
Tottori University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2005
资助国家：
日本
起止时间：
2005 至 2007
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-05J06959/
关键词：
眼優位可塑性発達視覚臨界期ラット ERK ERK1 2

项目摘要

発達期の動物では、片方の眼を遮蔽(片眼遮蔽)することによって一次視覚野における可塑的変化が促され、皮質細胞は遮蔽眼に対する反応を失う(眼優位可塑性)。このような変化は、臨界期と呼ばれる生後の一時期に強く見られ、発達脳の可塑性の代表例として広く研究されている。様々な分子がこの可塑性に関与していることが報告されているにもかかわらず、可塑性発現メカニズムについて不明な点は未だ多い。ERKは眼優位可塑性発現に必要な分子であることが報告されており、私は免疫組織化学染色法・ウエスタンブロッティングによって、ERKの活性化型であるリン酸化ERKへの片眼遮蔽の影響をラット一次視覚野で観察した。その結果、片眼遮蔽によって遮蔽眼入力領域のII/III層でリン酸化ERKが減少するという視覚入力依存的な変化を示したが、このような変化は臨界期のみではなく、成熟期の動物でも観察された。一方で細胞内局在に注目すると、臨界期特異的に片眼遮蔽による核内でのERK活性の増加が観察された。次に、この臨界期特異的な核内ERK活性の増加の経時的変化について観察したところ、12時間の片眼遮蔽を行った動物では増加は観察されず、24時間の片眼遮蔽で増加率は最大になり、その後3日から7日間の片眼遮蔽で増加率は徐々に低下することが観察された。この結果は臨界期にERKの核シグナルが片眼遮蔽によって一過性に増加することを示す。また、その時間経過は眼優位性の変化のものと似ており、臨界期の可塑性発現にERKの核シグナルが重要な役割を果たしている可能性が考えられる。さらに、リン酸化ERKへの麻酔の影響を詳細に観察した。その結果、リン酸化ERKはペントバルビツール麻酔によって大脳皮質全体で大幅に減少し、その減少はイソフルラン麻酔によっても観察された。このことから、ERKのリン酸化は種類に関わらず,麻酔の影響を受けやすいことがわかった。

在发育中的动物中，闭塞一只眼睛（单眼闭塞）会促进初级视觉皮层的可塑性变化，并且皮层细胞会失去对闭塞眼睛的反应（眼优势可塑性）。这种变化在出生后称为关键期的时期被强烈观察到，并作为大脑发育可塑性的代表性例子而被广泛研究。尽管已报道多种分子参与这种可塑性，但可塑性发生的机制仍存在许多未知数。据报道，ERK 是表达眼部优势可塑性所需的分子，我使用免疫组织化学染色和蛋白质印迹法在大鼠中研究了单眼剥夺对磷酸化 ERK（ERK 的一种激活形式）的影响。皮质。结果表明，单眼遮挡引起视觉输入依赖性变化，其中遮挡眼输入区域II/III层磷酸化ERK减少，但这种变化不仅在关键期观察到，而且在动物的成年阶段也观察到。但有人观察到。另一方面，着眼于细胞内定位，我们观察到由于单眼闭塞以关键时期特定的方式导致细胞核中 ERK 活性的增加。接下来，我们观察了这个关键时期特定的核ERK活性增加的时间变化，发现单眼剥夺12小时的动物中没有观察到增加，但单眼剥夺24小时的动物中观察到增加率观察到，在单眼遮挡的 3 至 7 天内，增加率逐渐下降。这一结果表明，在关键期，单眼闭塞导致ERK的核信号短暂增加。此外，时间过程与眼优势变化的时间过程相似，表明ERK核信号可能在关键时期的可塑性表达中发挥重要作用。此外，我们密切观察麻醉对磷酸化ERK的影响。结果，在戊巴比妥麻醉下，整个大脑皮层的磷酸化ERK显着减少，在异氟烷麻醉下也观察到这种减少。这些结果表明，无论麻醉类型如何，ERK 磷酸化都很容易受到麻醉的影响。