視覚野学習機構(自己組織化)のin vitro研究

1996 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 05404086
• Research Institution: Kyoto Pref. Univ. of Med.
• 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, 講師 (50195591)
• Keywords: 神経発達 / 可塑性 / 視覚野 / 長期増強 / 年齢依存性 / シナプス伝達 / 光学的記録

Research Abstract

大脳皮質視覚野の神経回路の基本的構造は遺伝子により制御され、細部は学習的に形成されと考えられているが、その神経機構についてはほとんど明らかにされていない。平成8年度においては、ラット視覚野切片の長期増強の研究を行い、ラット視覚野にfLTPとsLTP2の種類のLTPが発現することを見出した(Kurotani et al. , 1997) 。 fLTPは早い時間経過で起こり、5分以内で最大となる。sLTPは時間経過が長く、20分-1時間で最大となる。sLTPには強い年齢依存性があり、成年ラットではほとんど発現しない。一方、fLTPは成年ラットで若年ラットの約2倍の頻度で発現する。若年ラットでsLTPとfLTPがほぼ同じ頻度で発現することを利用して、この2種類のLTPの分子機構の薬理学的研究を行った。sLTPはNimodipineなどの膜電位依存性Caチャンネル,Cycloheximidine、 Actinomycin Dなどの蛋白、RNA合成阻害剤により阻止され、一方,fLTPはAPVで阻止され、上記の薬物では阻止されない。また、2種類のLTPについて光学的記録を行い、sLTPが外側膝状体系の1次あるいは2次シナプスに柱状に発現するのに対し、fLTPは軸索側枝系に水平方向に発現する。これらの実験結果は2種類のLTPが全く異なる化学経路で異なる神経経路に発現することを示している。特にsLTPの発現に時間がかかり、蛋白あるいはRNA合成に依存し、外側膝状体系に発現し、一方、fLTPの発現が早く、蛋白あるいはRNA合成に依存せず、軸索側枝系に発現することが興味深い。また、このことはsLTPの役割は脳発達の神経回路形成に関与し、fLTPは情報処理のための短期記憶の役割を果していることを示唆している。

Research Products

• [Publications] Kurotani, T.: "Protein and RNA synthesis-dependent and-independent LTPs in developing rat visual cortex." Neuroreport. (in press).
• [Publications] Yamamoto, N.: "Stop and branch signals for geniculocortical connections : A time-lapse study with a fluorescent dye in organotypic cocultures" J. Neurosci.(in press).
• [Publications] Tanifuji, M.: "Optical responses evoked by white matter stimulation in rat visual corical slices and their relation to neural activities" Brain Res.738. 83-95 (1996)
• [Publications] Toyama, K.: "Pre-and postnatal structures in the rat cerebral cortical circuitry." Basic Neurosci. in invertebrates, ed. by Kidokoro et al. , Japan Scientific Society Press. 333-339 (1996)
• [Publications] Toyama, K.: "Pre-and postnatal mechanisms for formation of visual cortical circuitry" Perception, memory and emotion : frontiers in neuroscience ed. ed. by Ono, T. , et al.23-31 (1996)
• [Publications] Toyama, K.: "Computational process in the visual cortex." Neural Networks. 9. 1351-1356 (1996)
• [Publications] Komatsu, Y.: "In vitro studies of visual cortical plasticity" Brain and Memory, Modulation and Mediation of Neuroplasticity, ed. by McGauch, J. M. et al.222-238 (1995)
• [Publications] Yamamoto, N.: "Repulsive and attractive mechanisms for the formation of corticofugal projections." Neuroreport. 6. 1517-1520 (1995)