視覚野学習機構(自己組織化)のin vitro研究

1993 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 05404086
• Research Category: Grant-in-Aid for General Scientific Research (A)
• Research Institution: Kyoto Prefectural University of Medicine
• Principal Investigator: 外山 敬介 京都府立医科大学, 医学部, 教授 (90090505)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 東 秀二 京都府立医科大学, 医学部, 助手 (30228704) ; 黒谷 亨 京都府立医科大学, 医学部, 助手 (50195591) ; 山本 亘彦 京都府立医科大学, 医学部, 講師 (00191429)
• Keywords: 大脳皮質 / コバリアンス学習 / 共培養標本

Research Abstract

大脳皮質のほとんど全ての機能は後天的に獲得されるが、その学習のメカニズムは神経回路が神経活動に依存して変化する(自己組織化)ことであると考えられている。この学習のおいては、シナプスの前後の神経活動の相関に基づいてシナプス伝達が機能的に変化し(コバリアンス学習)、その後でこの変化がシナプスの形態的変化(シナプス出芽など)として神経回路に刻印されていると想定されている。この学習機構の理解のためには大脳の神経回路に入力を与え、それにより引き起こされるシナプス伝達の変化あるいは神経結合の変化を長期的に観察する必要がある。平成5年度の研究においては、外側膝状体(LGN)-視覚野(VC)共培養標本を用い、求心性神経結合の形成過程の研究を行った。LGN-VC共培養標本ではLGN軸索はVCの4層に特異的に終止する。この機構を明らかにするために、LGNに蛍光色素(DiI)を注入し、LGN軸索がVCに伸張し、分枝する様子を共焦点顕微鏡を用い長期的(10-30時間)に観察した。LGN軸索は6、5層を比較的早い速度で伸展するが、4層に進入すると突然停止する。その後しばらくして先端の成長円錐より数十ミクロン下の部分で分枝を出し、その後比較的遅い速度で各々の分枝が成長を続けた。このことはVCの4層にはLGN軸索の伸展を止め、軸索分枝を促す“stop and branch"信号が書かれており、一方、LGN軸索にはその信号を読みとる機構があることを示している。このような成長分枝パターンが13例の約2/3で見られた。しかしながら、若干例においては外側膝状体軸索の伸展停止と分枝が単独で生じることが観察された。このことは“stop"と“branch"がそれぞれ独立因子により制御されていることを示唆している。

Research Products

• [Publications] Toyama,K.: "In vitro studres of visual cortical development and plasticity." Progress in Neurobiology. 41. 543-563 (1993)
• [Publications] Kurotani,T.: "Development of neural connections between visual cortex and transplanted lateralgeniculate nucleus in rats." Dev.Brain Res.71. 151-168 (1993)