同時細胞内記録法によるザリガニ眼柄姿勢の中枢性補償のシナプス機構解析

2003 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 14340260
• Research Institution: Hokkaido University
• Principal Investigator: 高畑 雅一 北海道大学, 大学院・理学研究科, 教授 (10111147)
• Keywords: アメリカザリガニ / 中枢性補償 / 平衡胞 / 細胞内記録・染色法 / NGI / 前大脳 / 中大脳 / シナプス接続

Research Abstract

片側平衡石除去に伴って生じる眼柄姿勢の中枢性補償の中枢機構を明らかにする目的で、これまで、眼柄運動ニューロンの前運動性ノンスパイキング介在ニューロンであるNGI (Nonspiking Giant Interneuron)の樹上突起膜性質およびシナプス活動が、平衡石除去後にどのように変化するかを追跡してきた。その結果、シナプス活動については、脱分極性、過分極性のシナプス電位の自発活動頻度が、除去側および反対側でそれぞれ特徴的に変化することが判明した。この事実は、中枢性補償の少なくとも一部がNGIよりも上流で起こることを示唆した。そこで、ガラス管微小電極を2本用いた同時細胞内記録をNGIとその前シナプス細胞候補とから行い、そのシナプス接続の特徴を調べるとともに、細内染色によりニューロン形態を調査した。本年度は、Mニューロンと名付けたスパイク非発生型局在性介在ニューロンとLニューロンと命名したスパイク発生型局在性介在ニューロンを同定することができた。Mニューロンは、細胞体、突起とも前大脳のNGIクラスターに接して後方背側部に位置し、蛍光二重染色の結果からは単シナプス的に接続すると見られるが、生理学的には電流注入実験より、スパイク発生型ニューロン(未同定)を介していることが判明した。同側では興奮性、対側では抑制性接続であった。一方、Lニューロンは、中大脳の腹側不対後方クラスターに細胞体を持ち、側方第一触覚ニューロパイルおよび前大脳NGIクラスターに突起を投射した。電流注入実験より、一部のLニューロンは、単シナプス的にNGIに接続するが、他のものは、スパイク発生型ニューロンおよびインテグレーターニューロン(ともに未同定)を介して接続することが判明した。いずれも興奮性接続であった。これらのニューロンが、中枢性補償の成立に伴ってどのようにその活動を変化させるかは、今後の課題である。

Research Products

• [Publications] Hiraguchi, T., Yamaguchi, T., Takahata, M.: "Mechanoreceptors involved in the hindwing-evoked escape behaviour in cricket, Gryllus bimaculatus"Journal of Experimental Biology. 206. 523-534 (2003)
• [Publications] N.Hama, M.Takahata: "Effects of leg movements on the synaptic activity of descending statocyst interneurons in crayfish, Procambarus clarkii"Journal of Comparative Physiology. 189. 877-888 (2003)
• [Publications] Tsuchida, Y., Hama, N., Takahata, M.: "An optical telemetry system for underwater recording of electromyogram and neuronal activity from non-tethered crayfish"Journal of Neuroscience Methods. (in press). (2004)