垂直性急速眼球運動系premotor neuronの入出力機構

1997 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 08458267
• Research Institution: Tokyo Medical and Dental University
• Principal Investigator: 篠田 義一 東京医科歯科大学, 医学部, 教授 (60010104)
• Keywords: 眼球運動 / 上丘 / 動眼神経核 / 外転神経核 / ホ-スラディシュパーオキシデ-ス

Research Abstract

本研究は、サッケードの中枢である上丘の出力が、脳幹内のどの部位を介して、との外眼筋運動神経核に伝えられるのか、特に、垂直性眼球運動に関する神経回路を電気生理学的方法と解剖学的方法とを組み合わせて解析することを目的として行われた。具体的にはWGA-HRPを用いたtranssynapticラベル法を使って外転及び動眼神経運動細胞に直接終止するpremotor neuronの位置を同定する。又、上丘からの出力細胞がこれらのpremotor neuronに終止しているか否かを、Biocytinを上丘に注入して、二重標識法で調べた。さらに、細胞内記録法と破壊実験を組み合わせ、上丘刺激で起こる、外転及び動眼神経運動細胞への入力を解析し、premotor neuronを含む垂直性急速眼球運動発現に関与する上丘から外転及び動眼神経細胞に至る神経経路を同定した。本年度は、水平系の運動細胞に至る系を解析した。クロラロース麻酔をしたネコを用いて、上丘の各部位を微小刺激し、上方・下方・水平眼球運動を誘発する部位を同定し、そこに刺激電極を同定した。次に、両眼外直筋と内直筋の外眼筋の神経を剖出し、それぞれの運動細胞から細胞内記録を行い、上述の上丘の領域を微小電気刺激することによって、各外眼筋運動細胞のうちのいずれが興奮性又は抑制性入力を受けるかを明らかにした。これにより、上丘から、水平系の動眼神経細胞のいずれに出力がつながっているか、又反応の潜時の計測により上丘から動眼神経細胞までに何個のシナップスを介しているかを解析した。その結果、上丘から対側外直筋細胞には、2シナップス性の興奮、同側には、2シナップス性の抑制があることが解ったが、これは従来の最低3シナップス性であるとする考えを正すものとなった。この2シナップス性の中継細胞を同定するため上丘からの投射が終わる部位をbiocytinを用いて解析し、いわゆるPPRFの興奮性バースト細胞のある部位と外転神経核の尾側の抑制性バースト細胞のある部位であることが確認された。さらに同様の研究を上斜筋運動細胞について行い、同側上丘から2シナップス性の興奮があるが、対側上丘からは入力がないことを明らかにした。

Research Products

• [Publications] Shinoda Y: "Input patterns and pathways from the six semicircular canals to motoneurons of neck muscles.II.The longissimus and semispinalis muscle groups." Journal of Neurophysiolgy. 77. 1234-1248 (1997)
• [Publications] Shinoda Y: "Functional significance of excitatory projections from the precerebellar nuclei to inter-positus and dentate neurons for mediating motor,premotor and parietal cortical inputs." Progress in Brain Research. 114. 193-207 (1997)
• [Publications] Na,J: "Cerebellar input to corticothalamic neurons in layers V and VI in the motor cortex." Neurosci.Res. 28. 77-91 (1997)
• [Publications] Sato F: "Serial electron microscopic reconstruction of axon terminals on physiologically identified thalamocortical neurons in the cat ventral lateral nucleus." J.Comp.Neurol.388. 613-631 (1997)
• [Publications] Kaga K: "Origin of auditory brainstem responses in cats:Whole brainstem mapping and a lesion and HRP study of the inferior colliculus." Acta Otolaryngol(Stockh). 117. 197-201 (1997)
• [Publications] Muto N: "Morphology of single axons of tectospinal neurons in the upper cervical spinal cord." J.Comp.Neurol.372. 9-26 (1996)
• [Publications] Shinoda Y: "Four convergent patterns of input from the six semicircular canals to motoneurons of different neck muscles in the upper cervical cord." Ann.NY Acad.Sci.781. 264-275 (1996)
• [Publications] Shinoda Y: "Morphology of single axons of tectospinal and reticulospinal neurons in the upper cervical spinal cord," Prog.Brain Res.112. 71-84 (1996)
• [Publications] Kakei S: "Projection pattern of single corticocortical fibers from the parietal cortex to the motor cortex." Neuroreport. 7. 2369-2372 (1996)
• [Publications] Sugihara I: "Morphology of axon collaterals of single climbing fibers in the deep cerebellar nuclei of the rat." Neurosci.Lett.217. 33-36 (1996)
• [Publications] Sato F: "Three-dimensional analysis of cerebellar terminals and their postsynaptic components in the ventral lateral nucleus of the cat thalamus." J.Comp.Neurol.371. 537-551 (1996)
• [Publications] 篠田義一: "視線制御と頭部の運動の神経機構" 神経研究の進歩. 40(3). 363-373 (1996)
• [Publications] 杉内友理子: "運動制御にかかわる脊髄神経機構,(11)体幹筋および上肢への前庭脊髄投射系" 脊椎脊髄ジャーナル. 9(4). 302-308 (1996)
• [Publications] 杉内友理子: "運動制御にかかわる脊髄神経機構,(12)半規管から頸筋への入力" 脊椎脊髄ジャーナル. 9(7). 529-537 (1996)
• [Publications] Kakei,s: "Parietal Lobe Contributions to Orientation in 3D Space,Eds:P.Thier and H.-O.Kamath." Springer-Verlag,Heidelberg, 21 (1997)