Functions of serotonergic receptors specifically expressed in theprimary visual cortex of the monkey

2008 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 19500349
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Research Field: Neurophysiology and muscle physiology
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: SATO Hiromichi Osaka University, 医学系研究科, 教授 (50154092)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): SHIMEGI Satoshi 大阪大学, 医学系研究科, 准教授 (20271033) ; SADAKANE Osamu 基礎生物学研究所, 脳生物学研究部門, 助教 (90446261)
• Project Period (FY): 2007 – 2008
• Keywords: 感覚系神経生理学

Research Abstract

霊長類の大脳皮質の領野特異性がどのような分子及び生理的メカニズムによって形成されているのかを明らかにするために、ニホンザルの大脳皮質の遺伝子発現を調べたところ、セロトニン受容体のサブタイプ5-HT1B受容体、5-HT2A受容体が一次視覚野に高濃度に発現していることが明らかになった。これらの受容体遺伝子は一次視覚野の入力層である第4C層および第4A層の細胞に多く発現し、単眼性の視覚遮断を行ったところ3時間以内に発現の低下が観察された。すなわち、これらの遺伝子発現は活動依存的な制御を受けており、概日リズムなど、大脳の活動性を数時間のオーダーで詳説している可能性が示唆された。
さらにこれらの受容体サブタイプの生理的意義を明らかにする目的で、これらの受容体の作動薬・拮抗薬の局所投与と、ニューロン活動の記録を同時に行う電気生理実験を行った。一次視覚野ニューロンにおいて、5-HT1B受容体作動薬は低発火頻度の反応に対して抑制、高発火頻度の反応に対して促通性の効果を示した。5-HT2A受容体作動薬はその逆の効果を示した。これらの結果は、活動依存的に発現調節を受けるセロトニン受容体が、ニューロンの活動レベルを、入力強度に依存して調節し、かつ、5-HT1Bと2Aが相補的な役割を担っていることを示している。一次感覚野のレベルでの入力-出力関係の調節は大脳皮質機能に大きな影響を与える。調節性神経伝達物質(ニューロモジュレータ)の働きを理解する上で極めて重要な成果である。

Research Products

• [Journal Article] Enriched expression of serotonin 1B and 2A receptor genes in macaque visual cortex and their bidirectional modulatory effects on neuronal responses (2009)
  • Author(s): Watakabe, A., Komatsu, Y., Sadakane, O., Shimegi, S., Takahata, T., Higo, N., Tochitani, S., Hashikawa, T., Naito, T., Osaki, H., Sakamoto, H., Okamoto, M., Ishikawa, A., Hara S.-i., Akasaki, T., Sato, H. and Yamamori, T.
  • Journal Title: Cerebral Cortex doi:10. 1093
• [Journal Article] Surround suppression sharpens orientation tuning on the cat primary visual cortex (2009)
  • Author(s): Okamoto, M., Naito, T., Sadakane, O., Osaki, H. and Sato, H.
  • Journal Title: Eur. J. Neurosci 29 Pages: 1035-1046
• [Presentation] Spatiotemporal property of surround suppression elicited by stationary flashed grating in the lateral geniculate nucleus f the cat (2008)
  • Author(s): Hara, S.-I., Naito, T. Okamoto, M., Shimegi, S., Sato, H.
  • Organizer: 第31回日本神経科学大会
  • Place of Presentation: 東京
  • Year and Date: 2008-07-10
• [Presentation] Spatial frequency tuning of the cat V1 changes depending of the stimulus : a possible basis of scale-invariant perception (2008)
  • Author(s): Osaki, H., Naito, T., Sadakane, O., Okamoto, M., Sato, H.
  • Organizer: 第31回日本神経科学大会
  • Place of Presentation: 東京
  • Year and Date: 2008-07-09
• [Presentation] Temporal dynamics of orientation tuning in cat LGN (2008)
  • Author(s): Okamoto, M., Naito, T., Hara, S., Shimegi, S., Sato, H.
  • Organizer: 第31回日本神経科学大会
  • Place of Presentation: 東京
  • Year and Date: 2008-07-09
• [Presentation] Contrast-invariant orientation tuning in the cat LGN (2008)
  • Author(s): Naito, T., Osaki, H., Okamoto, M., Sato, H.
  • Organizer: 第31回日本神経科学大会
  • Place of Presentation: 東京
  • Year and Date: 2008-07-09
• [Presentation] Developmental changes in electrophysiological properties of layer III pyramidal neurons in macaque visual cortices (2007)
  • Author(s): A. Maruyama, A. Ishikawa, D. Hosoyama, Y. Yoshimura, H. Tamura, H. Sato and I. Fujita
  • Organizer: 第30回日本神経科学大会
  • Place of Presentation: 横浜
  • Year and Date: 20070910-12
• [Presentation] Comparison of electrophysiological properties of layer III pyramidal neurons between cortical areas V1 and TE of the macaque (2007)
  • Author(s): A. Ishikawa, A. Maruyama, D. Hosoyama, Y. Yoshimura, H. Tamura, H. Sato and I. Fujita
  • Organizer: 第30回日本神経科学大会
  • Place of Presentation: 横浜
  • Year and Date: 20070910-12
• [Presentation] Strength of surround suppression is proportional to the time course of response magnitude in cat V1 (2007)
  • Author(s): S. Shimegi, A. Ishikawa, H. Kida, H. Sakamoto, H. Sato
  • Organizer: 第30回日本神経科学大会
  • Place of Presentation: 横浜
  • Year and Date: 20070910-12
• [Presentation] Functional effects of 5-HT1B and 5-HT2A receptors in macaque V1 (2007)
  • Author(s): Sadakane, O., Watakabe, A., Komatsu, Y., Shimegi, S., Naito, T., Osaki, H., Sato, H. and Yamamori, T.
  • Organizer: 第30回日本神経科学大会
  • Place of Presentation: 横浜
  • Year and Date: 20070910-12
• [Presentation] Activity-dependent effects of 5-HT1B and 5-HT2A receptors in macaque V1 (2007)
  • Author(s): Sadakane, O., Watakabe, A., Komatsu, Y., Shimegi, S., Naito, T., Osaki, H., Sato, H. and Yamamori, T.
  • Organizer: 第84回日本生理学会
  • Place of Presentation: 大阪
  • Year and Date: 2007-03-21