大脳皮質錐体細胞興奮性の調節機構及び可塑性

大脑皮层锥体细胞兴奋性的调节机制及可塑性

基本信息

批准号：
08680887
负责人：
姜英男
金额：
$ 1.47万
依托单位：
Kyoto University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
1996
资助国家：
日本
起止时间：
1996 至无数据
项目状态：
已结题

项目摘要

記憶や学習の素過程となる可塑的神経回路の形成には、シナプス結合における可塑性及び神経細胞膜興奮性の可塑的変化の両方が関与すると考えられるが、現時点では、長期増強や長期抑圧のようなシナプス結合における可塑性の研究に大きな進展が見られるものの、神経細胞膜興奮性の可塑的変化についての研究は非常に限られたものである。最近、研究代表者は、脱分極性スパイク後電位(DAP)を有する大脳皮質第VI層錐体細胞の発火パターンが、強い脱分極電流パルスを条件刺激として与える事により、regular spiking patternからdoublet/triplet spiking patternに、可塑的に変化することを初めて報告した。また、DAPを有するある種の非錐体細胞においても同様の条件刺激により、regular spiking patternがburst spiking patternに、可塑的に変化し、興奮性が飛躍的に増加する事が観察された。その際、発火周波数のアダプテーションが消失し、DAPの増強と同時に外向き電流も何らかの修飾を受けたことが示唆された。このような発火パターンの可塑的変化に際して、共通して観察されたことは、DAPの増強である。また、海馬錐体細胞におけるDAPはタンパクキナーゼCの活性化により増強される可能性が示唆されている(Andrade,1991;Constanti and Bagetta,1991;Sim et al.,1992;Constanti and Libri,1992;Seaser et al.,1993)。従って、発火パターンの可塑的変化はセカンド・メッセンジャーを介するDAPの増強に起因する可能性が非常に高い。以上のような報告・実験結果を背景として、これまで、ホールセル・パッチクランプ法を用いて、ラット前頭皮質錐体細胞における脱分極性スパイク後電位の解析を行い以下の結果を得た。(1)DAPはCa^<2+>依存性のカチオン・チャンネル(P_K>P_<Na>>P_<NMDG>=P_<TEA>)が脱活性化する過程で発生するslow-tail電流により担われている。(2)通常のリンガー液([K^+]=3mM,[Na^+]=150mM)中では、カチオン・チャンネルの反転電位は-40mV付近で、それより脱分極側ではスパイクの再分極を促進する外向き電流として働き、過分極側ではDAPを生じる内向き電流として働く。(3)細胞外K^+濃度のわずかな上昇によりDAPが増強されburst afterdischarge(バースト様後発射)が誘発される。(4)DAP及びその本態であるカチオン電流は抗てんかん薬のフェニトインにより著明に抑圧される。(5)グルタミン酸及びムスカリン酸作動性代謝調節型受容体の活性化によりDAPが増強される。

人们认为，突触连接中的可塑性和神经膜膜兴奋性的塑性变化都参与了塑性神经回路的形成，这是记忆和学习的潜在过程，但是在这一点上，尽管在研究突触中的可塑性方面取得了重大进展，例如长期抑制和长期抑制性塑料的变化，在塑料中的长期抑制作用，对塑料的变化有限，对造型有限。最近，首席研究者首次报道说，具有后极化峰值电位（DAP）的大脑皮层层的点火模式（DAP）从常规的尖峰模式转变为Doublet/Trealet尖峰模式，通过将强烈的去极化电流脉冲施加为条件刺激。还观察到，具有DAP的某些非锥体细胞的类似条件刺激导致塑料将常规尖峰模式更改为爆发峰值模式，从而导致兴奋性急剧增加。目前，发射频率的适应消失了，这表明在增强DAP的同时，向外电流进行了一些修改。对这种塑性变化的一种常见观察是发射模式的变化是DAP的增强。还有人提出，通过激活蛋白激酶C的激活可以增强海马锥体细胞的DAP（Andrade，1991; Constanti和Bagetta，1991; Sim等，1992; Constanci and Likeri，1992; Seaser等，1992; Seaser等，1993）。因此，发射模式的塑性变化很有可能是由于第二使者通过DAP增强而引起的。通过上述报告和实验结果，通过使用整个细胞斑块夹方法分析大鼠额叶皮质金字塔细胞中去极化峰值后的潜力来获得以下结果。（1）DAP是通过在Ca^<2+> - 依赖性阳离子通道停用期间生成的慢尾电流（P_K> P_K> P_ <Na >> P_ <nmdg> = P_ <tea>）。（2）在正常铃声的溶液（[K^+] = 3mm，[Na^+] = 150mm）中，阳离子通道的反转电位约为-40mV，在去极化的一侧，促进尖峰的外向电流，在超极化侧，在超极化侧，向内产生DAP。（3）细胞外K^+浓度的略有增加可增强DAP，并诱导爆发后放电（类似爆发后发生）。（4）DAP及其必需的阳离子电流被抗癫痫药苯妥英抑制。（5）激活谷氨酸和毒蕈碱氧化代谢调节受体增强了DAP。