大脳皮質視覚野のシナプス可塑性と反応選択性の発達

2002 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 12053228
• Research Institution: Nagoya University
• Principal Investigator: 小松 由紀夫 名古屋大学, 環境医学研究所, 教授 (90135343)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 高田 直樹 名古屋大学, 環境医学研究所, 助手 (60335007) ; 吉村 由美子 名古屋大学, 環境医学研究所, 助手 (10291907) ; 黒谷 亨 名古屋大学, 環境医学研究所, 講師 (50195591)
• Keywords: 可塑性 / 発達 / 長期増強 / 長期抑圧 / NMDA受容体 / 視覚野 / 抑制性シナプス / 興奮性シナプス

Research Abstract

1.NMDA受容体依存性シナプス可塑性は大脳皮質視覚野における経験依存的機能発達の基礎過程として注目を集めている。ラット視覚野においては、4層に高頻度刺激を与えると2.3層錐体細胞の興奮性シナプスに長期増強が誘発され、その結果、細胞外電場電位も増大すると考えられてきた。しかし、興奮性シナプス後電位と抑制性シナプス後電位を厳密に分離して解析した結果、高頻度刺激は興奮性シナプス伝達には長期増強を誘発せず、錐体細胞の抑制性シナプス伝達に長期抑圧を誘発することが判明した。この結果は、従来電場電位を用いて調べられてきた興奮性シナプス伝達の長期増強に関する実験結果は再検討を要することを示している。しかし、シナプス前線維の低頻度刺激とシナプス後細胞の脱分極のペアリング刺激は興奮性シナプス伝達に長期増強を誘発することは確認された。
2.高頻度刺激により誘発される抑制性シナプスの長期抑圧とペアリング刺激により誘発される興奮性シナプスの長期増強はともにNMDA受容体阻害薬のAPVで完全に阻害され、NMDA受容体の活性化を誘発に必要としていた。しかし、NR2Bサブユニットを含むNMDA受容体を選択的に阻害する地ifenprodilは後者の長期増強をブロックしたが、前者の長期抑圧には全く影響を与えなかった。この結果は、両シナプス可塑性は異なるサブタイプのNMDA受容体の活性化を誘発に必要とすることを示している。
3.抑制性シナプスの長期抑圧は発達期でも成熟期でも同様に起ったが、興奮性シナプスの長期増強は発達期に限局して発生した。興奮性シナプスの長期増強はラットを生まれた時点から暗室飼育すると成熟しても発達期と同様に高頻度で発生した。この結果は、興奮性シナプスの長期増強は視覚機能の経験依存的発達に寄与することを強く示唆する。

Research Products

• [Publications] Ohmura, T., Ming, R., Yoshimura, Y., Komatsu, Y.: "Age and experience dependence of N-methyl-D-aspartate receptor-independent long-term potentiation in rat visual cortex"Neuroscience Letters. (in press).
• [Publications] Kurotani, T., Yoshimura Y., Komatsu, Y.: "Postsynaptic firing produces long-term depression at inhibitory synapses of rat visual cortex"Neuroscience Letters. 337. 1-4 (2003)