小脳-橋-延髄標本を用いた発達小脳における機能的神経回路発現の解析

2007 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 18500318
• Research Institution: The Institute of Physical and Chemical Research
• Principal Investigator: 荒田 晶子 The Institute of Physical and Chemical Research, 記憶学習機構研究チーム, 研究員 (00266082)
• Keywords: 摘出小脳-橋-延髄標本 / 機能的神経回路 / 呼吸活動 / 電気生理学的手法 / 光学的測定法 / 下オリーブ核 / 橋傍結合腕核 / 活動依存的シナプス形成

Research Abstract

小脳-橋-延髄-脊髄標本(小脳ブロック標本)に電位感受性色素を浸潤させて、下オリーブ核のニューロンの発火パターンを指標に光学的測定法を行った。
最初に発達初期からリズムを作り、発火相を作る呼吸性ニューロンに注目し、小脳の機能発達において、自律神経系の1つである呼吸が神経回路形成に関わるのか検討した。小脳ブロック標本で呼吸活動をモニターしながら光学的サイクルトリガーヒストグラム法により50回加算平均すると、呼吸性ニューロンのマッピングが出来る。呼吸性活動が時間的・空間的に見えてくるのである。そうすると、延髄の呼吸関連の場所だけでなく、小脳の外側部や虫部にシグナルが捕らえられた。それも、発達初期においては、登上線維の走行の仕方に良く似たコンパートメント状に呼吸性ニューロン活動が観察された。また、その呼吸性活動は下オリーブ核、傍結合腕核(Nucpeus Parabrachialis)に存在し、パッチクランプ法を用いた結果より、Post-Inspiratoryneuronが記録された。それと同様のPost-Inspiratory活動が小脳にも観察された。これらの結果より、同相の活動が登上線維からと平行線維から小脳へ向かっていることになる。これにより呼吸活動が小脳神経回路の発達・形成に関与する可能性があるのではないかと推察した。呼吸は、発達初期に、小脳神経回路の活動依存的シナプス形成に深く関わっていると考えられた。

Research Products

• [Journal Article] Respiratory activity in brainstem of fetal mice lacking glutamate decarboxylase 65/67 and vesicular γ-aminobutyric acid transporter. (2007)
  • Author(s): Fujii, M., Arata, A., Kanbara-Kume, N., Saito, K., Yanagawa, Y., Obata, K.
  • Journal Title: Neuroscience 146 Pages: 1044-1052
  • Peer Reviewed
• [Presentation] Loss of pre-inspiratory neuron synchroneity in mice with Dscaml deficiency. (2007)
  • Author(s): Amano, K., fujii, M., Tojima, T., Ogawa, M., Morita, N., Arata, S., Shimohata, A., Furuichi, T., Itohara, S., Kamiguchi, H., Korenberg, J. R., Arata, A., Yamakawa, K.
  • Organizer: 37^<th> Annual Meeting of Society for Neuroscience
  • Place of Presentation: San Diego
  • Year and Date: 20071100
• [Presentation] Neonatal cerebellum brodaly displays respiratory activities. (2007)
  • Author(s): Arata, A., Fujii, M., Ito, M.
  • Organizer: 30^<th> Annual Meeting of the Japan Neuroscience Society(Neuro2007)
  • Place of Presentation: 横浜
  • Year and Date: 20070900
• [Presentation] Parallel fiber-evoked long-lasting burst in Purkinje cells of the neonatal cerebelum and its dependence on P/Q type Ca^<2+>channels. (2007)
  • Author(s): Arata, A., Fujii, M., Matsunaga, W., Yabunaka, A., Ito, M.
  • Organizer: IBRO World Congress of Neuroscience2007
  • Place of Presentation: Melbourne
  • Year and Date: 20070700
• [Presentation] Respiratory activities optically recorded from the newborn rat cerebellum and related medullary structures. (2007)
  • Author(s): Arata, A., Fujii, M., Ito, M.
  • Organizer: 84^<th> Annual Meeting of Physiological Science Japan
  • Place of Presentation: 大阪
  • Year and Date: 20070300
• [Book] Integration in Respiratory Control-from Genes to Systems (2008)
  • Author(s): Arata, A. and Fujii, M.
  • Total Pages: 541
  • Publisher: Advances in Experimental Medicine and Biology Series, Springer Publishers
• [Patent(Industrial Property Rights)] 特 許 (2006)
  • Inventor(s): 山川 和弘, 天野 賢治, 藤井 盛光, 荒田 晶子
  • Industrial Property Rights Holder: 理化学研究所
  • Industrial Property Number: 特願2006-66489(p2006-66489)
  • Filing Date: 2006-03-10