WGA遺伝子組換えアデノウイルスによる大脳皮質-大脳基底核連関の選択的可視化

2001 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 13680833
• Research Institution: Tokyo Metropolitan Organization for Medical Research
• Principal Investigator: 高田 昌彦 財団法人東京都医学研究機構, 東京都神経科学総合研究所, 副参事研究員 (00236233)
• Keywords: 大脳基底核 / 線条体 / 淡蒼球 / 黒質 / 大脳皮質 / 運動領野 / 前頭連合野 / 狂犬病ウイルス

Research Abstract

本研究の目的は、WGA遺伝子組み換え非増殖性アデノウイルス(WGAアデノ)や狂犬病ウイルスのトランスシナプティック投射を応用して、従来の単シナプス性ラベルでは困難であった、複数のニューロンを介する多シナプス性神経路の選択的可視化を実現することにより、「大脳皮質-大脳基底核ループ」における情報伝達・処理機構を解明することである。平成13年度は、WGAアデノや狂犬病ウイルスの動態を明らかにするため、コントロール実験として、これらのトレーサーを一次運動野に注入し、さまざまな生存期間の後に、視床、大脳基底核、小脳、および大脳皮質において逆行性にラベルされるニューロンの分布がどのように変化するかを詳細に検討した。実験の手順は以下のとおりである。(1)サルの一次運動野(とくに上肢領域)を皮質内微小刺激法により電気生理学的に同定した。(2)ハミルトンシリンジを用いてWGAアデノや狂犬病ウイルスを局所注入した。(3)WGAアデノでは1〜3週間の、狂犬病ウイルスでは2〜4日の生存期間の後、サルを10%ホルマリンで灌流固定した。(4)摘出した脳から60ミクロンの凍結切片を作製した。(5)WGAや狂犬病ウイルスに対する抗体を用いて、逆行性にラベルされたニューロンを免疫組織化学的に可視化した。その結果、狂犬病ウイルスを注入した場合には、3日の生存期間で視床を介した二次ニューロンのシナプテイックラベルが淡蒼球や小脳核で多数みとめられ、3日半の生存期間で三次ニューロンとして線条体投射細胞やプルキンエ細胞が、さらに、4日の生存期間ではその他の領域で四次ニューロンと思われる細胞のラベルがみとめられた。同様の所見は大脳皮質においても得られた。なお、WGAアデノは狂犬病ウイルスに比べて、ラベルされた二次ニューロンの数が極端に少なく、また、領域も限定されていたため、本研究目的の達成には不適切であると思われた。

Research Products

• [Publications] Takada M: "Protection against nigrostriatal dopamine cell death by pedunculopontine tegmental nucleus lesions"The Basal Ganglia VII. (印刷中).
• [Publications] Nambu A: "Partly converging but largely segregated corticostriatal projections from the primary motor cortex and the supplementary motor area"The Basal Ganglia VII. (印刷中).
• [Publications] Kaneda K: "Differential processing patterns of motor information via striatopallidal and striatonigral projections : target dependence of parallel versus convergent rules"J Neurophysiol. (印刷中).
• [Publications] Nambu A: "Organization of corticostriatal motor inputs in monkey putamen"J Neurophysiol. (印刷中).
• [Publications] Kitano K: "Two-state membrane potential transitions of striatal spiny neurons as evidenced by numerical simulations and electrophysiological recordings in awake monkeys."J Neurosci. (印刷中).
• [Publications] Takada M: "Corticostriatal projections from the cingulate motor areas in the macaque monkey"The Basal Ganglia VI. (印刷中).
• [Publications] Yamaji Y: "Differential. reductions in dopaminergic innervation of the motor-related areas of the frontal lobe in MPTP-treated monkeys"The Basal Gnnglia VI. (印刷中).
• [Publications] Nambu A: "Functional significance of the cortico-subthalamo-pallidal "hyperdirect" pathway."Neurosci Res. (印刷中).
• [Publications] Isornura Y: "Distance-dependent Ni2+-sensitivity of synaptic plasticity in apical dendrites of hippocampal CA1 pyramidal cells"J Neurophysiol. (印刷中).
• [Publications] Takada M: "Organization of inputs from cingulate motor areas to basal ganglia in macaque monkey"Eur J Neurosci. 14. 1633-1650 (2001)
• [Publications] Hatanaka N: "Somatotopic arrangement and corticocortical inputs of the hindlimb region of fhe primary motor cortex In the macaque monkey"Neurosci Res. 40. 9-22 (2002)
• [Publications] Takada M: "Immunohistochemical locallzation of voltage-gated calcium channels in substantia nigra dopamine neurons"Eur J Neurosci. 13. 757-762 (2001)