哺乳類大脳新皮質に見出した新規局所軸索投射パターンの領野間多様性とその機能的意義

哺乳动物新皮质中发现的新型局部轴突投影模式的区域间多样性及其功能意义

• 批准号: 11J04272
• 负责人: 瀬原 慧祐
• 金额: $ 0.83万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2011
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2011 至 2012
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-11J04272/
• 关键词: 体性感覚野; 2/3層神経細胞; 軸索投射

大脳皮質内に存在する神経回路構築の共通性および多様性の解明は、大脳皮質を機能的に理解する上で重要な研究課題である。従来の研究により、細胞構築などの多様性は明らかにされてきたが、皮質内局所回路における軸索構築の多様性という問題は、未だに解析が遅れている。本研究課題では、マウス一次体性感覚野(S1)に存在する皮質2/3層興奮性細胞由来軸索の持つ特徴的な局所軸索構築「バレルネット」に焦点を絞り、大脳皮質局所回路がもつ共通性および多様性の解析と、その機能的意義についての解析を行なった。当該年度では、前年度に見出した「対側バレルネット」が、従来の「(同側)バレルネット」と同様な形成過程を持つか検討した。子宮内電気穿孔法を用いてマウスあるいはラットS1の2/3層神経細胞にGFPを導入し、生後1～2週目の脳を用いてGFP標識された細胞体とは対側のS1を観察したところ、同側S1と対側S1との間で、4層のGFP陽性軸索の形成過程に特徴的な共通点および相違点が存在する事を見出した。即ち、「ネット」様軸索構築の形成タイミングが同側および対側のS1で共通であったのに対して、同側S1で「ネット」様軸索構築形成以前に観察される「非選択的軸索形成」の過程は対側S1には存在しなかった。さらに免疫組織化学を用いた解析から、同側皮質で特異的に観察された「非選択的軸索」の分布パターンが、放射グリアの分布によって規定されている可能性を見出した。以上の結果は、げっ歯類S1における2/3層由来軸索構築の形成過程には、皮質内局所軸索と交連性軸索との間で特筆すべき共通点および相違点が存在することを示唆しており、大脳皮質内神経回路パターンの理解に寄与すると考えられる。

阐明大脑皮层中现有的神经回路构建的通用性和多样性是对大脑皮层的功能理解的重要研究主题。先前的研究揭示了细胞构建和其他方面的多样性，但是当地皮质电路中轴突构造多样性的问题仍然很慢。该研究主题的重点是源自小鼠初级体感皮层（S1）的皮质2/3层兴奋性细胞的“桶网”特征局部轴突结构，并分析了局部皮质回路的共同点和多样性及其功能意义。在这个财政年度，我们调查了上一个财政年度发现的“对侧桶网”是否具有与常规“（同侧）桶网”相同的形成过程。 GFP was introduced into two-third layer neurons of mouse or rat S1 using intrauterine electroporation, and when S1 was observed on the contralateral side of GFP-labeled cell bodies using brains 1-2 weeks after birth, we found that commonalities and differences were found between the ipsilateral S1 and the contralateral S1 in the process of forming GFP-positive axons in the four layers.也就是说，尽管同侧和对侧S1共有“净”类似轴突的形成时间，但在同侧S1中观察到的“非选择性轴突形成”过程在对比S1中并不存在“ net”类似轴突的形成。此外，使用免疫组织化学的分析表明，在同侧皮层中特别观察到的“非选择性轴突”的分布模式可以通过径向胶质神经胶质的分布来定义。上述结果表明，在啮齿动物S1的BI-3层衍生的轴突结构的形成过程中，物质内局部轴突和合并轴突之间存在显着的共同点和差异，并且被认为有助于理解心脏内神经电路模式。