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

2002 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: 大脳皮質 / 大脳基底核 / 小脳 / 運動制御 / アデノウイルス / 狂犬病ウイルス / 越シナプス性輸送 / サル

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、「皮質-基底核ループ回路」における情報伝達・処理機構を解析することである。本研究課題では、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において逆行性にラベルされるニューロンの分布が、視床、大脳基底核、小脳、および大脳皮質で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)マカクザルの一次運動野(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、WGAアデノや狂犬病ウイルスを局所注入した。(2)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。(3)摘出した脳から連続切片(前頭断;60ミクロン)を凍結ミクロトームで作製し、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ィ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あまり有効でないと考えられた。

Research Products

• [Publications] Takada M, Tokuno H, Harnada I, Inase M, Ito Y, Imanishi M, Hasegawa N, Akazawa T, Hatanaka N, Nambu A: "Organizatio a of inputs from cingulated motor areas to basal ganglia in macaque monkey"Ear J Neurosci. 14. 1633-1650 (2001)
• [Publications] Isomura Y, Fujiwara-Tsukamoto Y, Imanishi M, Namba A, Takada M: "Distance-dependent Ni2+-sensitivity of synaptic plasticity in apical dendrites of hippocampal CA1 pyramidal cells"J Neurophysiol. 87. 1169-1174 (2002)
• [Publications] Kitano K, Cateau H, Kaneda K, NambuA, Takada M, Fukai T: "Two-state membrane potential transitions of striatal spiny neurons as evidenced by numerical simulations and electrophysiological recordings in awake monkeys"J Neurosci. 22:RC230. 1-6 (2002)
• [Publications] Kaneda K, Nambu A, Tokuno H, Takada M: "Differential processing patterns of motor information via striatopallidal and striatonigral projections"J Neurophysiol. 88. 1420-1432 (2002)
• [Publications] Nambu A, Kaneda K, Tokuno H, Takada M: "Organization of corticostriatal motor inputs in monkey putamen"J Neurophysiol. 88. 1830-1842 (2002)
• [Publications] Fujiwara-Tsukamoto Y, Isomum Y, Nambu A, Takada M: "Excitatory GABA input directly drives seizure-like rhythmic synchronization in mature hippocampal CA1 pyramidal cells"Neuroscience. (発表予定).