大脳皮質前脳前野局所神経回路の発掘と作業記憶の形成秩序の解明

1999 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 11170258
• Research Institution: Okazaki National Research Institutes
• Principal Investigator: 根東 覚 岡崎国立共同研究機構, 生理学研究所, 助手 (20301757)
• Keywords: 大脳皮質 / 前脳葉 / 介在神経細胞 / GABA / アセチルコリン / ムスカリン / 抑制性シナプス電流 / 振動現象

Research Abstract

大脳皮質の投射ニューロンが電気生理学的にある程度一様な細胞集団だと考えられているのに対して、GABA作働性の介在細胞は、活性物質の発現パターン・樹状/軸索突起の形態・電気生理学的性質・薬物に対する反応性・シナプス伝達の周波数特性などから、非常に多数のサブタイプからなっていると考えられている。
大脳皮質の重要な入力は、他の皮質と視床からの興奮性投射である。この他に、大脳基底部からのアセチルコリン、青斑核からのノルアドレナリン、縫線核からのセロトニンなどの投射があるが、これらは皮質の活動状態を調節している。これらの伝達物質は錐体細胞に直接作用するだけでなく、GABA細胞を介して間接的に錐体細胞に影響すると考えられる(文献,3)。アセチルコリンのアナログであるカルバコールや、ムスカリンが、GABA作働性シナプス伝達やGABA細胞にどのような影響があるかを脳切片標本で調べた。カルバコールやムスカリンを作用させると、錐体細胞、GABA細胞両方のGABA作働性抑制性電流の頻度と振動が増大した。この増大は、テトロドキシンやアトロピンで抑えられたので、ムスカリン受容体を介して、GABA細胞が興奮して錐体細胞やGABA細胞に抑制性シナプス電流が引き起こされたと考えられる。カルバコールやムスカリンをある程度持続的に脳切片標本にかけると、抑制性シナプス電流の増大のパターンには、持続的に増えているのと、0.1から0.3ヘルツの周期で上昇するものの二種類があることがわかった。この抑制性シナプス電流の増大パターンに対応して発火するGABA細胞を検索した。その結果、パルブアルミン陽性のFS(fast-spiking)細胞は、カルバコールやムスカリンによって発火せず、持続的に発火したり、低周波で周期的に発火頻度を増大するものは、non-FS細胞の中にあることがわかった。アセチルコリン投射系は、GABA介在細胞のサブタイプごとに違う作用をおよぼし、局所回路の興奮性や周期的活動を調整していると考えられる。