大脳皮質神経回路形成(自己組織化)のin vitro的研究

1997 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 09480233
• 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): 井之川 仁 京都府立医科大学, 医学部, 助手 (40285250) ; 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: 可塑性 / fast LTP / slow LTP / protein kinase / 視覚野 / staurosporine

Research Abstract

視覚野の可塑性はin vitroとin vivoの手法により研究されている。In vivoの研究では視覚体験を学習する視覚野の可塑性は感受性期に限られ、多少の時間遅れを伴って発現するが、その効果は一生持続することなどが示されている。In vivoの研究は主として切片標本の長期増強(LTP)として研究されてきたが、長期増強がvivoの研究で示された特性をもつことは確認されていない。これまでの研究でラット視覚野に2種類のLTPが発現することを見出した(Kurotani et al.,1996)。fLTPは早いdynamicsをもち(ピーク時間5分以内)、若年ラットに発現し、NMDAの受容体の活性化により発現する。一方、sLTPは遅いdynamicsをもち(ピーク時間、20分-1時間)、成年ラットに発現し、膜電位依存性Caチャンネルの活性化から、蛋白、RNA合成酵素の活性化を経て発現するなどfLTPとは異なる化学経路をもつことが明らかにされている。また光学的記録法により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し、fLTPは視覚遠心線維の軸索側枝系に水平方向に発現することも示されている。これらのことからsLTPは発達期の可塑性、fLTPは成長後の可塑性の基礎であると考えられている。さらに平成9年度の研究では、serine/threonine protein kinaseのsLTPへの関与を酵素阻害剤を用いて調べた。serine/threonine protein kinaseの阻害剤であるstaurosporineはsLTPの発現率を対照の40%に、また、強度を50%に低下させた。これらの所見はserine/threonine protein kinaseがsLTPの発現に関与していることを示し、sLTPが発達期の可塑性の基礎であるという考えに一致する。

Research Products

• [Publications] Yamamoto.: "Stop and branch signals for geniculocortieal connections:A time-lapse study with a fluorescent dye in organotypic cocultures" J.Neurosci.17. 3653-3663 (1997)
• [Publications] Kurotani,T.: "Protein and RNA synthesis-dependent and-independent LTPs in developing rat visual cortex." Neuroreport. 8. 35-39 (1996)
• [Publications] Tanifuji,M.: "Optical responses evoked by white matter stimulation in rat visual cortical 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)