BDNFによる抑制性細胞を介した体性感覚野層持異的臨界期の制御機構

• Project/Area Number: 17023059
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Biological Sciences
• Research Institution: National Center of Neurology and Psychiatry
• Principal Investigator: 伊丹 千晶 国立精神・神経センター, 診断研究部, センター研究員 (90392430)
• Project Period (FY): 2005
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2005)
• Budget Amount: ¥1,800,000 (Direct Cost: ¥1,800,000); Fiscal Year 2005: ¥1,800,000 (Direct Cost: ¥1,800,000)
• Keywords: 大脳皮質 / 体性感覚野 / 皮質第4層 / GABA作動性ニューロン / 臨界期可塑性 / 活動依存性 / BDNF / Parvalbumin

Research Abstract

本研究では、内因性BDNFの発達期における役割を詳細に調べることにより、大脳皮質体性感覚野の臨界期におけるBDNFの役割を解明することを目指している。実験はマウスのバレル皮質より、視床-皮質スライスを作製し、視床電気刺激により単シナプス性に結合するGABA細胞に対して実験を行い、以下の結果を得た。1)発達初期の細胞に対して、電気生理学的に興奮性か抑制性かを判断できることが判明した。GABA細胞を同定するために、記録電極より注入したbiocytinを実験終了後染色し、spineの有無により判断した。その結果、電流注入量に対するスパイク発火数、Adaptation ratio(AR),Afterhyperpolarization(AHP)の振幅により興奮性か抑制性かを判断できた。2)抑制性細胞のfast spiking property(FS)は生後2週以降に発達することが示された。成体マウスのGABA細胞は、ARの高いFS細胞と、ARの低いRegular spiking nonpyramidal(RSNP)細胞の2種類に分けることができるが、生後10日以前ではARの低い(<0.8)細胞のみが存在した。ARの高い細胞は発達につれて次第に増加し、0.8以上のFS細胞は生後約2週以降にのみ記録された。FS細胞のマーカーと考えられているParvalbuminの発現もほぼ同時であった。3)幼若動物では過分極電流によりh電流を呈する細胞が多くその振幅も成体マウスのものより有意に大きかったが、h電流を呈する細胞の割合は発達に従い減少し、その振幅も生後2週以降では成体マウスと同等レベルに減少していた。4)BDNF欠損マウスでは、ARの上昇、h電流の振幅、Parvalbumin陽性細胞の出現のどの点においても未熟な特徴を示した。5)Parvalbumin陽性細胞の樹状突起の発達にはBDNFが必要であることが示された。BDNF欠損マウスにおいて、Parvalbumin陽性細胞の形態学的な検討を行ったところ、軸索支配領域には顕著な差が見られなかったが、primary dendrite数、dendritic branch数に減少が見られた。以上の結果より、BDNFは抑制性細胞の電気生理的特性の発達に必要であり、これにより皮質内局所回路の興奮性を制御していることが考えられる。