大脳皮質視覚野における長期増強の経験依存的機能発達に果たす役割

• Project/Area Number: 20021017
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Biological Sciences
• Research Institution: Nagoya University
• Principal Investigator: 小松 由紀夫 Nagoya University, 環境医学研究所, 教授 (90135343)
• Project Period (FY): 2008 – 2009
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2009)
• Budget Amount: ¥6,900,000 (Direct Cost: ¥6,900,000); Fiscal Year 2009: ¥3,400,000 (Direct Cost: ¥3,400,000); Fiscal Year 2008: ¥3,500,000 (Direct Cost: ¥3,500,000)
• Keywords: 神経科学 / 脳・神経

Research Abstract

ラット視覚野において2/3層錐体細胞のT型Ca^<2+>チャネル依存性長期増強(TCa-LTP)は感受性期の片眼遮蔽による非遮蔽眼刺激に対する視覚反応増強に寄与することはすでに報告している。ネコを用いた研究により、眼優位可塑性は、ノルアドレナリンとセロトニンにより促進されることが示されている。本年度の研究では、これらのニューロモデュレーターによるTCa-LTPの制御を解析した。
感受性期のラット視覚野スライス標本において、4層の刺激電極により誘発される電場電位を2/3層から細胞外記録し、2Hz,15分の条件刺激によりTCa-LTPを誘発した。アドレナリン作動性6受容体阻害薬Timololは長期増強の維持には影響を与えなかったが、誘発を抑制し、長期増強の大きさをコントロールの半分程度に低下させた。この誘発促進効果はB_2ではなくB_1受容体が担っていた。α_1とα_2受容体の阻害薬は共にこの長期増強に全く影響を与えなかった。5-HT_<1A>受容体阻害薬WAY-100635と5-HT_2受容体阻害薬SB221284は長期増強の維持には影響を与えなかったが、誘発を阻止した。しかし、5-HT_<1B/D>阻害薬は長期増強に全く影響を与えなかった。
DSP-4でノルアドレナリンを枯渇させたスライスでは長期増強の大きさはコントロールの約半分になり、PCAでセロトニンを枯渇させたスライスでは長期増強の大きさは約1/3に減少した。免疫染色による解析から、これらのスライスではノルアドレナリンあるいはセロトニンがコントロールの1/5程度に減少していた。
以上より、ノルアドレナリンはB_1受容体を介して、セロトニンは5-HT_<1A>受容体と5-HT_2受容体を介して共に長期増強の誘発を促進する。ノルアドレナリンとセロトニンが眼優位可塑性と長期増強を共通のサブタイプの受容体を介して促進するので、本研究結果は、T型Ca^<2+>チャネル依存性長期増強が眼優位可塑性に寄与することを支持する。

Research Products

• [Journal Article] Facilitation of low-frequency stimulation-induced long-term potentiation by endogenous noradrenaline and serotonin in developing rat visual cortex. (2009)
  • Author(s): INABA Mie, TARUYAMA Takuro, YOSHIMURA Yumiko, HOSOI Hajime, KOMATSU Yukio
  • Journal Title: Neuroscience Research 64(2) Pages: 191-198
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Involvement of T-type Ca^<2+> channels in the potentiation of synaptic and visual responses during the critical period in rat visual cortex (2008)
  • Author(s): Yumiko Yoshimura, Mie Inaba, Kazumasa Yamada, Tohru Kurotani, Tahamina Begum, Faruque Reza, Takuro Maruyama and Yukio Komatsu
  • Journal Title: European Journal of Neuroscience 28(4) Pages: 730-743
  • Peer Reviewed
• [Presentation] 視覚野抑制性シナプスの両方向性可塑性 (2009)
  • Author(s): 小松由紀夫
  • Organizer: 生理研研究会「大脳皮質局所回路の機能原理」
  • Place of Presentation: 生理学研究所(愛知県岡崎市)
  • Year and Date: 2009-11-20
• [Presentation] Molecular mechanisms controlling the polarity of long-term modification at inhibitory synapses of visual cortical pyramidal neurons (2009)
  • Author(s): BEGUM Tahamina, REZA Faruque, YOSHIMUARA Yumiko, KOMATSU Yukio
  • Organizer: IUPS 2009
  • Place of Presentation: ICC Kyoto, Kyoto, Japan
  • Year and Date: 2009-07-28
• [Presentation] T-type Ca^<2+> channel -dependent LTP contributes to the potentiation nondeprived eye response following monocular deprivation (2008)
  • Author(s): Yukio Komatsu
  • Organizer: Mini-Symposium "Development and Plasticity of the Brain"
  • Place of Presentation: Osaka
  • Year and Date: 2008-08-19