アセチルコリンによるゲート機構:視床由来入力に対する促通効果

2001 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 12680794
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: 木村 文隆 大阪大学, 医学系研究科, 助教授 (00202044)
• Keywords: ニコチニック受容体 / 視床一皮質切片標本 / ムスカリニック受容体 / 光学的計測 / バレル皮質 / マウス / 入力由来依存性

Research Abstract

大脳皮質には、ムスカリニック(mACh)とニコチニック(nACh)の2つのアセチルコリン(ACh)受容体が知られており、その作用は一見複雑である。しかし、シナプス反応に注目すると、両受容体は入力由来依存性に皮質細胞への入力を制御している可能性があることを、これまでに示してきた。すなわち、皮質内由来の入力についてはmAChにより抑制されるが、視床由来の上行性入力に対しては、nAChを介して反対に促通作用を受ける可能性を示唆してきた。本研究課題においては、視床由来入力に対しての促通効果を更に詳細に検討した。マウスの体性感覚野(バレル皮質)より視床との線維連絡を保った切片標本を作製し、視床由来の線維を選択的に刺激するために、刺激電極を視床の腹内側核におき、皮質IV層よりフィールド電位記録、及びパッチ電極を用いた細胞内記録を行い、nAChアゴニストの効果を検討した。その結果、nicotineはフィールド電位、シナプス電流いずれに対しても増強させる効果を示した。また、その効果は量子解析、またfailure解析の結果からシナプス前性である可能性が示唆された。さらに、nAChによる促通効果の層特異性を検討する目的で、光学的計測法による実験も行った。視床刺激に対して、バレル皮質ではIV層特異的に興奮領域が現れた。nAChアゴニストはこの興奮を更に増強する作用を示したが、約150msより遅いところではバレル構造特異的な抑制が見られた。以上の結果より、AChはnACh受容体を介して、皮質内での興奮伝播のダイナミックスを変調し、視床由来入力を時空間的により強調する作用をもたらすものと考えられる。

Research Products

• [Publications] Kimura: "Cholinergic modulation of cortical function : A hypothetical role in shifting the dynamics in cortical network"Neuroscienc Research. 38. 19-26 (2000)
• [Publications] Taniguchi et al.: "Actions of brain-derived neurotrophic factor on evoked and spontaneous EPSCs dissociate with maturation of neurones cultured from rat visual cortex"Journal of Physiology. 527. 579-592 (2000)
• [Publications] Kumura et al.: "Brain-derived neurotrophic factor blocks long-term depression in solitary neurones cultured from rat visual cortex"Journal of Physiology. 524. 195-204 (2000)
• [Publications] Tsumoto et al.: "Slow synaptic responses and modulation"Modulatory action of brain-derived neurotrophic factor on synaptic transmission in rat visual cortex. 455 (2000)