2018 Fiscal Year Annual Research Report
Electrical synapses between gap-junctionally connected visual cells increase neural spike generation to enhance glutaminergic excitatory synapses from the visual centers of the common marmoset.
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15K08193
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| Research Institution | Fujita Health University |
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Principal Investigator |
日高 聡 藤田医科大学, 医学部, 講師 (00228735)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
海野 修 東邦大学, 理学部, 教授 (70119907)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 電気シナプス / ギャップ結合 / グルタミン酸シナプス / 興奮性シナプス後電流 / 大脳皮質視覚野 / 網膜 / 神経回路網の成熟 / シナプス伝達の効率化 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
大脳皮質視覚野にある並列神経回路網の構築と成熟過程で、電気シナプスを介した化学シナプス伝達の効率化のメカニズムを解明するため，比較生理学的実験解析を行なった。成体のコモンマーモセットの脳組織標本と成長過程にある幼弱ラットの脳標本を用いて，レーザー共焦点顕微鏡，電子顕微鏡と生理学研究所の超高圧電子顕微鏡を用いて解析し，網膜神経節細胞間と，大脳皮質視覚野の神経細胞間とで，ギャップ結合を同定し，微細形態を解明した。電気生理学実験の後に、蛍光色素を細胞内注入して解析した結果、幼弱ラットの大脳皮質の錐体細胞群は，特徴的なカラム状に配列していることが分かり、ギャップ結合は樹状突起同士の間の他に、細胞体同士の間にも存在することを発見した。成体のコモンマーモセットの大脳皮質視覚野では、細胞種は不明であるが、ギャップ結合が細胞体同士の間に存在することが明らかになった。
生後４日から生後7日までのラットの大脳皮質の近傍にある錐体細胞ペアで電気生理学実験を行い、電気シナプスを形成しているそれぞれの錐体細胞では、シナプス入力電流が増大し、活動電位の閾値以下の電流がそれぞれの錐体細胞に入力した場合でも神経スパイクが発生できることを明らかにし、錐体細胞ペアで同期興奮を測定した。研究分担者が構築した計算論的数理モデルを用いて解析を進めた結果，大脳皮質の神経細胞間に電気シナプスが存在する場合，細胞間の電気的カップリングが強い時でさえ，片方の神経細胞だけに活動電位の閾値以下の電流を入力しても神経スパイクは発生しないが，両方の細胞に同時に閾値以下のシナプス電流が入力すると神経スパイクが発生できることを実証して、強い電気的カップリングは神経細胞間で同期興奮を引き起こしていることが明らかになった。本研究結果から、細胞間に電気シナプスがあれば、出力の化学シナプス伝達の効率化即ち情報伝達の改善が起きていると考えれる。
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Research Products
(8 results)
