2017 Fiscal Year Annual Research Report
Action potential regulation at the node of Ranvier and perineuronal nets' regulation of GABAergic transmission in the deep cerebellar nuclei
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15K06788
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| Research Institution | Doshisha University |
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Principal Investigator |
廣野 守俊 同志社大学, 研究開発推進機構, 准教授 (30318836)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 活動電位 / ランビエ絞輪 / 細胞外マトリックス / ペリニューロナルネット / 小脳 / 抑制性シナプス伝達 / 瞬目反射条件づけ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
活動電位の迅速な伝播は脳神経の情報処理に不可欠である。有髄神経では活動電位はランビエ絞輪を介する跳躍伝導によって神経終末へ伝わるが、活動電位が忠実性（fidelity）を保ちながら伝播するためのランビエ絞輪におけるチャネルやその他の分子の構成については不明な点が多い。ランビエ絞輪に発現する分子の局在には、細胞外マトリックスが関与することが報告されている。小脳プルキンエ細胞（PC）は高頻度に発火して小脳核（DCN）ニューロンの興奮を制御するものの、PC-DCNニューロン間の抑制性シナプス伝達が細胞外マトリックスによって如何に制御され、小脳運動学習にどのように寄与するか分かっていない。本年度の研究ではランビエ絞輪に発現する分子の同定だけでなく、ニューロンを包み込む細胞外マトリックスであるペリニューロナルネット（PNN）が抑制性シナプス伝達を制御する機構と、瞬目反射条件づけへの寄与を明らかにすることを試みた。
マウスDCNニューロンに形成されるPNNをその分解酵素であるコンドロイチナーゼABC（ChABC）で除去したところ、DCNニューロンから記録される誘発性抑制性シナプス後電流（IPSC）の振幅が増大し、paired-pulse ratioが小さくなった。また微小IPSCの頻度は上昇したが、その振幅は変化しなかった。さらにPNN除去によってDCNニューロンに投射するPCターミナルの数や密度は変化せず、以上の結果はPC軸索終末からのGABAの放出確率が上昇することを意味する。さらにChABCを小脳中位核に注入したマウスに遅延課題の瞬目反射条件づけを行なったところ、生食を注入したコントロースマウスと比べて学習効率が上昇することが分かった。したがってPNNはPCからのGABAの放出確率を低下させてシナプス可塑性を抑制し、新たな小脳運動学習を制限する可能性が示唆された。
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