輻輳眼球運動の長期増強の基礎をなすニューロン機構についての研究

1996 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 07458219
• Research Institution: NIIGATA UNIVERSITY
• Principal Investigator: 板東 武彦 新潟大学, 医学部, 教授 (50029534)
• Keywords: 輻輳眼球運動 / 長期増強 / ネコ / 視覚連合領 / グルタミン酸受容体 / 視覚刺激 / 脳内微小刺激 / 外側シルビウス上領

Research Abstract

記憶・学習の基礎機構にはシナプス可塑性が関与すると考えられるが、行動的に観測される可塑的変化とシナプス可塑性は十分に関連づけられるには至っていない。両者の機能的な関連づけには、入出力関係や神経回路についての知識が豊富に蓄積された行動系についてのニューロンレベルでの解析が重要であるが、そのためには、短期間で可塑的変化を起こす実験系を確立し、その可塑性の責任部位を確定する必要がある。
本研究では、この条件を満たす実験系を得るため、視覚刺激と大脳高次視覚野(LS皮質)の脳内微小刺激を組合せ、輻輳眼球運動の長期的増強を誘発した。実験には接近・離反運動をする視=を追視するよう訓練したネコ(予め麻酔下で頭部固定用ホルダー、刺激電極用チェンバーを装着)を覚醒状態で用いた。両眼眼球運動をサーチコイル法で記録した。視覚刺激・脳内微小刺激の組み合わせを30-50回行うこと(20-30分)により、その後6-22時間、視覚刺激に対する輻輳運動の速度・振幅が増加した。次に、微小刺激の有効なLS皮膚の範囲を検索、また輻輳増強のために両刺激の組み合わせが必要であることを検証した。さらに、グルタミン酸受容体阻害剤、蛋白燐酸化酵素抑制剤の脳内局所注入を行なった。即ち、(1)LS皮質への視覚入力をCNQX(AMPA型グルタミン酸受容体遮断薬)のLS皮質内局所注入により遮断し、輻輳増強が阻害されることからLS皮質を経由する視覚入力が輻輳運動の増強発現に必要なこと、(2)NMDA型グルタミン酸受容体遮断薬(AP5)、蛋白燐酸化酵素阻害薬(H7、スタウロスポリン)をLS皮質に居所注入後、輻輳増強が阻害されることを示した。
これらの結果から、LS皮質が長期的増強の責任部位であることを結論し、この可塑的変化にグルタミン酸受容体・タンパク燐酸化などシナプス長期増強と共通する基礎過程が存在することを示した。

Research Products

• [Publications] Bando,T.: "Contribation of the lateral suprasylvian cortex in ocular convergence in the cat" Progress in Brain Research. 112. 143-157 (1996)
• [Publications] Hasebe.H.: "Changes in ocular functions before and after loading of a 3-D visually-guided task by using a head-mounteddisplay21GC02:Ergondiuics" 39. 1330-1343 (1996)
• [Publications] 原 直人: "ヘッドマウントディスプレイの数時間連続使用による屈折・調節・輻輳機能の変化" 日本眼科学雑誌. 100. 535-540 (1996)
• [Publications] 坂東 武彦: "眼球運動機能を指標としたHMD評価の試み" VISION. 7. 131-136 (1995)
• [Publications] 長谷部 日: "ヘッドマウントディスプレイを用いた3次元刺激に対する眼球運動" テレビジョン学会技術報告. 19. 19-22 (1995)
• [Publications] Toda,H.: "Regional differences in the lateral suprasylvian area and the evoked poteutiation of ocular convergeuce in cats" Neuroseience Resoarch. S20. S184- (1996)
• [Publications] Hasebe,H.: "Changes in ocular convergence during 3-D task using a HMD in humans" Neuroscience Research. S20. S184- (1996)
• [Publications] Toda,H.: "Effect of protein kinase inhibitors injected locally into the cat extrastriate cortex on prolonged poterfidtion of ocular conuevgence" Japanese Journal of Physiology. 45. S184- (1995)
• [Publications] Toda,H.: "Effect of CNQX injected locally into the extrastriate cortex on prolonged potentiation of ocular convergence in the cat" Japanese Journal of Physiology. 44. S239- (1994)
• [Publications] Tsubouchi,T.: "The contribution of the extrastriate cortex to prolonged poteutiation of ocular convvergence infuced by paired usual and intracortical stiumlation" Neuroscience Resoarch. S19. S174- (1994)
• [Publications] 坂東 武彦(分担執筆): "眼科学大系7、神経眼科" 中山書店, 487-497 (1995)