運動神経細胞のシナプス特性解析：生後発達過程で確立される入力／されない入力

运动神经元突触特征分析：出生后发育期间建立的输入/未建立的输入

基本信息

批准号：
22K06435
负责人：
福田諭
金额：
$ 2.66万
依托单位：
Teikyo University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-04-01 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

项目摘要

大脳運動皮質と脊髄運動ニューロンを直接つなぐ皮質-運動ニューロンシナプスは、長い間、高等霊長類にのみ見られると信じられてきた。しかし、研究代表者らによって幼弱げっ歯類の前腕筋を支配する脊髄運動ニューロンに、運動皮質との直接接続が発見され、それらの直接シナプスは生後14日齢からから漸減し生後21日齢で消失していた。この消失するシナプスを「生後発達により消失するシナプスの系」として解析することが本研究の最終目的である。2022年度では、皮質-運動ニューロンシナプスの退行過程を脊髄スライスを用いて電気生理学的に検討した。前腕筋からの逆行性標識や、特徴的なマーカー発現により運動神経細胞を脊髄スライス上で同定した。皮質脊髄路を電気的に刺激し、前腕筋支配運動神経細胞にホールセルパッチクランプ法によりシナプス応答を記録した。100 msec間隔の刺激に対する皮質脊髄路入力による後シナプス電流応答のペアパルス比は、抑圧を示した。このペアパルス比の低下は観察期間中（生後14日齢-21日齢）に徐々に減少し、発達に伴いシナプス前からの伝達物質の放出が減少していることが示唆されている。現在、後シナプスでのプロパティ変化を観察するため、miniatureの後シナプス電流応答の振幅を測定し、Sr2+（5mM）存在下で皮質-運動ニューロンシナプス応答を記録・解析中である。また現在、ChR2-EYFP-AAVで皮質脊髄路を、パッチピペットから神経ビオチンでMNを標識し、シナプスの位置を形態学的に観察中である。形態学的な結果が得られると、電気生理の各種値と結び付けて解析することで、「なくなるシナプス」のより深い考察が得られることが期待される。

皮质运动神经元突触直接连接大脑运动皮层和脊髓运动神经元，长期以来一直被认为只存在于高等灵长类动物中。然而，主要研究人员发现，支配幼年啮齿动物前臂肌肉的脊髓运动神经元与运动皮层有直接联系，这些直接突触从14日龄开始逐渐减少，到21日龄时就消失了。这项研究的最终目的是将这些消失的突触分析为“由于出生后发育而消失的突触系统”。 2022 年，我们使用脊髓切片从电生理学角度研究了皮质运动神经元突触的变性过程。通过前臂肌肉的逆行标记和特征标记表达来识别脊髓切片上的运动神经元。皮质脊髓束受到电刺激，并通过全细胞膜片钳技术记录支配前臂肌肉的运动神经元的突触反应。皮质脊髓束输入对间隔 100 毫秒的刺激的突触后电流反应的成对脉冲比显示出抑制。在观察期间（从14日龄到21日龄），配对脉冲比率的减少逐渐减少，表明突触前释放的递质随着发育而减少。目前，为了观察突触后的特性变化，我们正在测量微型突触后电流反应的幅度，并记录和分析 Sr2+ (5mM) 存在下的皮质运动神经元突触反应。此外，我们目前正在用 ChR2-EYFP-AAV 标记皮质脊髓束，用贴片吸管中的神经生物素标记 MN，并从形态学上观察突触的位置。一旦获得形态学结果，通过结合各种电生理值进行分析，我们将能够对“突触丢失”有更深入的了解。