A novel alpha oscillation of thalamic neurons after the loss of cortical input

2016 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 15K19724
• Research Institution: Institute of Physical and Chemical Research
• Principal Investigator: 平井 大地 国立研究開発法人理化学研究所, 脳科学総合研究センター, リサーチアソシエイト (40746939)
• Project Period (FY): 2015-04-01 – 2017-03-31
• Keywords: 大脳皮質 / ヒゲ感覚システム / 皮質視床投射 / 視床 / バースト発火 / オシレーション / 応答特性 / 触覚

Outline of Annual Research Achievements

新たに発見した覚醒安静時の視床ニューロンのアルファ振動発火は、相互神経連絡のある皮質領域の破壊後に現れるものであり、覚醒安静時脳波の皮質発生説を強く否定するとともに視床発生説を検証する上で極めて有効な突破口になると考えられる。本年度は、既に取得した実験データの解析をさらに進め、下記の知見を得た。実験データは、ネズミの顔面のヒゲ感覚に関わる一次体性感覚野(S1バレル野)を硝酸銀処理により破壊し、覚醒頭部固定状態で、ヒゲの感覚に関わる視床中継核(VPM核)と視床網様核から単一ニューロンの神経活動を、ガラス電極を用いた細胞外記録法(傍細胞記録法)で記録することにより獲得した。S1破壊群では、S1バレル野から直接の神経投射を受けるVPM核と網様核のニューロンの自発発火において、約100 ms間隔（アルファ帯域）のバースト発火が顕著に観察された。さらに、ヒゲ刺激を用いてVPM核および網様核における体性感覚応答を記録したところ、感覚応答成分にも100ms間隔のバーストを伴う振動が顕著に観察された。一方で、末梢の機械受容器に由来する感覚情報をVPM核に伝える三叉神経主感覚核では、ヒゲ刺激に対して上記のような反響性反応を示す細胞は発見できなかった(n=29)。以上の結果は、視床内のループ回路が新しく発見されたアルファ振動の発生源であることを強く示唆する。健常個体では上記の振動現象は覚醒状態で殆ど確認されなかったことから、視床の覚醒アルファ振動発火は、普段皮質から抑制的な制御を受けている可能性が考えられる。