視覚情報処理の基盤をなす皮質内メゾ回路の構築と形成

• Project Area: Mesoscopic neurocircuitry: towards understanding of the functional and structural basis of brain information processing
• Project/Area Number: 22115007
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Biological Sciences
• Research Institution: National Institutes of Natural Sciences Okazaki Research Facilities
• Principal Investigator: 吉村 由美子 National Institutes of Natural Sciences Okazaki Research Facilities, 教授 (10291907)
• Project Period (FY): 2010 – 2014
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2011)
• Budget Amount: ¥43,030,000 (Direct Cost: ¥33,100,000、Indirect Cost: ¥9,930,000); Fiscal Year 2011: ¥15,860,000 (Direct Cost: ¥12,200,000、Indirect Cost: ¥3,660,000); Fiscal Year 2010: ¥27,170,000 (Direct Cost: ¥20,900,000、Indirect Cost: ¥6,270,000)
• Keywords: 大脳皮質 / 神経回路 / 視覚野 / 反応選択性 / 興奮性シナプス / 錐体細胞

Research Abstract

大脳皮質視覚野の個々のニューロンは特定の刺激特徴に選択的に反応することが知られている。本研究では、視覚反応と神経回路を直接対応付けて検討するために、あらかじめ特定の視覚刺激に対し反応したニューロンのみに蛍光蛋白を発現させてラベルした後、その脳から切片標本を作製し、蛍光蛋白を指標として、同じ視覚刺激に反応した細胞群が形成する神経回路を調べた。この実験のために、神経活動に依存して誘導される最初期遺伝子Arcをプロモータとして蛍光蛋白Venusを発現するArc-Venusトランスジェニックマウスを使用した。このマウスに水平方向の視覚刺激を与え、活動依存的にVenusを発現させた後、そのマウスの大脳皮質視覚野から切片標本を作製した。蛍光顕微鏡観察下で、2/3層のVenus陽性細胞からホールセル記録を行い、同じく2/3層内にある別のVenus陽性細胞、あるいはVenus陰性細胞をグルタミン酸局所投与により刺激し、記録細胞へ興奮性入力しているかについて調べた。その結果、Venus陽性細胞ペア(水平の傾き刺激に反応したと推測される細胞間)の神経結合は、Venus陽性-陰性ペア(最適方位が異なる細胞間)と比較して高い割合で検出された。神経結合があったペアにおける結合強度は、陽性-陽性ペアと陽性-陰性ペアでは相違がみられなかった。これらの結果は、同じ視覚刺激特徴に選択性を示す皮質内ニューロンは、選択的なシナプス結合によりネットワークを形成していることを示しており、特異的な神経結合による皮質内局所神経回路網は反応選択性形成に関与していることが示唆される。

Research Products

• [Presentation] 大脳皮質視覚野における微小神経回路網の経験依存的発達 (2010)
  • Author(s): 吉村由美子
  • Organizer: 第87回生理学会大会
  • Place of Presentation: 盛岡市民文化ホール(岩手県盛岡市)
  • Year and Date: 2010-05-21
• [Book] Long-term modification at inhibitory synapses in developing visual cortex. "Inhibitory Synaptic Platicity" Woodin, M.A.& Maffei, A.(eds.) (2011)
  • Author(s): Komatsu, Y., Yoshimura, Y
  • Total Pages: 10
  • Publisher: Springer