大脳皮質ＶＩＰ陽性抑制性細胞の入出力に関する形態学的解析

大脑皮层VIP阳性抑制细胞输入和输出的形态学分析

基本信息

批准号：
13J01992
负责人：
孫在隣
金额：
$ 1.15万
依托单位：
Kyoto University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2013
资助国家：
日本
起止时间：
2013-04-01 至 2015-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

大脳皮質VIP陽性抑制性細胞は、現在他の種の抑制性細胞を抑制する、つまり脱抑制することで、皮質内局所回路の活動性を上昇させる役割を担っていることが近年分かり、注目されている。そのことから、VIP細胞への入出力様式を紐解くことで、皮質内局所の活動性制御の理解が進むものと考え、双極細胞と呼ばれるVIP細胞の樹状突起の形状を加味した高解像での解析を、第一次体性感覚皮質バレル野において行った。まず、本研究では、VIP細胞の可視化のために神経細胞特異的・強発現型のウイルスベクターを開発した。これにより従来法では困難であったVIP細胞の遠位樹状突起までも明瞭に可視化することに成功した。このウイルスベクターは本研究のような形態解析の他にも光遺伝学等に応用が期待される。VIP細胞への入力解析について、VIP細胞を駆動する興奮性入力は遠位樹状突起に入っていた。本研究でVIP細胞樹状突起を完全に再構築したところ、第1層に伸びる樹状突起が特に発達していることが分かっており、他領野からの皮質投射や、非中継核からの視床投射によりVIP細胞が駆動されることが分かった。さらに、抑制性入力については、遠位樹状突起はSOM細胞、傍細胞体はPV細胞により抑制を受けていることが分かり、これは興奮性錐体細胞への抑制支配と同様であった。VIP細胞の樹状突起は、遠位樹状突起と傍細胞体コンパートメントで後シナプス計算処理が異なることが分かっており、上記のコンパートメント毎に異なる前シナプス入力は、後シナプスでダイナミックな計算処理を施されることも推察された。さらに、VIP細胞はバレル野のセプタと呼ばれる領域に好んで出力していることも判明し、皮質局所回路の活動性上昇に特化した軸索展開をしているものと推察された。これらのVIP細胞への入出力解析から、VIP細胞は脱抑制回路を介して皮質局所回路の活動性制御に適した形態をしていると考えられた。

最近发现大脑皮层中的 VIP 阳性抑制细胞通过抑制或去抑制其他物种的抑制细胞来增加皮质内局部回路的活性，并引起了人们的关注。基于此，我们相信，通过解开VIP细胞的输入/输出模式，我们将能够加深对皮层局部活动控制的理解。该分析是在初级体感皮层的桶状区域进行的。首先，在这项研究中，我们开发了一种神经元特异性、强表达的病毒载体，用于 VIP 细胞的可视化。结果，我们甚至成功地清晰地观察到了 VIP 细胞的远端树突，这对于传统方法来说是困难的。除了本研究中的形态学分析之外，这种病毒载体预计还将在光遗传学和其他领域得到应用。关于 VIP 细胞的输入分析，驱动 VIP 细胞的兴奋性输入进入远端树突。当我们在本研究中完全重建VIP细胞树突时，我们发现延伸到第1层的树突特别发达，来自其他区域的皮质投影和来自非中继核的丘脑投影也发现特别发达。结果发现，VIP细胞是由投射驱动的。此外，关于抑制输入，我们发现远端树突受到SOM细胞的抑制，旁细胞体受到PV细胞的抑制，类似于对兴奋性锥体细胞的抑制控制。众所周知，VIP细胞树突的突触后计算处理在远端树突和细胞旁室之间是不同的，并且上述每个室中的不同突触前输入导致突触后的动态计算处理。执行。此外，还发现 VIP 细胞优先输出到称为桶状区域隔膜的区域，这表明它们的轴突专门用于增加局部皮质回路的活动。对这些 VIP 细胞的输入/输出的分析表明，VIP 细胞具有适合通过去抑制电路控制皮质局部电路活动的形态。