発達異常大脳視覚野におけるシナプス可塑性の調節分子機構

2001 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 12670149
• Research Institution: RIKEN (The Institute of Physical and Chemical Research)
• Principal Investigator: 今村 一之 理化学研究所, 視覚神経回路モデル研究チーム, 研究員 (30203326)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 渡辺 恭良 大阪市立大学, 大学院・医学研究科・システム神経科学, 教授 (40144399)
• Keywords: 発達 / 大脳皮質視覚野 / 水頭症 / 可塑性 / 冗長性 / 機能補償 / 方位選択性 / PET

Research Abstract

発達初期にケオリンの大槽内注入によって、ネコの水頭症モデルを作成した。脳室の拡大、大脳皮質の薄層化は顕著であったが、脳室-腹腔内シャント手術を施行することによって、脳の解剖学的異常を維持した状態で、成獣まで維持することができた。内因性信号の光計測法を用いて、第一次・第二次視覚野における方位選択性カラムを視覚化する実験を行い、全体的なカラム形成パターンはほぼ正常に維持されてることを明らかにした。微少電極を薄層化した大脳視覚野に刺入し、細胞外誘導にて光反応を調べたところ、正常な受容野特性を有する細胞が存在していることも明らかになった。スライスを用いたin vitroの実験から、異常発達した視覚野のニューロンは、脱分極通電により、正常に活動電位を発生することができた。細胞内染色によって記録細胞の形態を調べたところ、明らかに神経突起の異常が認められた。
さらに、モデル動物の脳全体の代謝を調べるために、フッ素18で標識されたフルオロデオキシグルコースをトレーサーに用いたPETイメージングを行った。その結果、薄層化した大脳皮質のなかでも、正中領域では、比較的高いグルコースの取り込みが認められたが、後頭視覚領野の代謝は、低下していることが、明らかになった。
以上の結果から、発達異常脳においては、機能再編が誘導され、構造や代謝に異常が認められるにもかかわらず、個々の神経細胞の機能やカラム構造レベルでの機能が正常に維持されるように可塑的変化が生じることが明らかになった。

Research Products

• [Publications] Nakaddate, K.: "Effects of monocular deprivation on the expression pattern of alpha-1 and beta-1 adrenergic receptors in the kitten visual cortex."Neuroscience Res.. 40・20. 155-162 (2001)
• [Publications] Hashimoto, R.: "Visual stimulation-induced phosphorylation of neurofilament-L in the visual cortex of darkreared rats."Eur. J. Neuroscience. 14. 1237-1245 (2001)
• [Publications] Yamamoto, M.: "N-(2-choloroethyl)-N-Ethyl-2-2Bromobenzylamine reduced intracellular calcium response to noradrenaline in rat visual cortex."Neuroscience. 107・2. 209-218 (2001)
• [Publications] Shimoda, K.: "Right hemisphere language-related activation in a patient with chronic motor aphasia : IMRI/PET evaluation of treatment combining L-threo-3,4-dihydroxyphenylserine with languge therapy"Aphasiology. (in press). (2002)