2021 Fiscal Year Annual Research Report
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19K12223
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| Research Institution | Tamagawa University |
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Principal Investigator |
杉崎 えり子 玉川大学, 脳科学研究所, 研究員 (20714059)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
相原 威 玉川大学, 工学部, 教授 (70192838)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | シナプス可塑性 / アセチルコリン / 海馬 / CA3 / STDP |
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| Outline of Annual Research Achievements |
海馬CA3野には2種類の錐体細胞であるThorny細胞とAthorny細胞が確認されており、両細胞で見られるスパイクタイミング依存可塑性のタイミングの違いによる効果と、集中・注意で放出されるアセチルコリンの影響の解明に取り組んだ。最終年度は、実験で適用するポジティブタイミングの新たなずれ時間を追加し、CA1野で見られるような特定の時間窓でLTDが誘導されるか確認した。
その結果、Mossy Fiberからの入力を受けるThorny細胞では、ポジティブタイミングのずれが小さいとLTPに、大きいとLTDになり、ネガティブタイミングではLTDとなることが分かった。アセチルコリンの作用を加えると、どのタイミングにおいてもLTP方向にシフトした。CA3の錐体細胞のシナプス可塑性メカニズムはプレシナプスからの神経伝達物資の放出量変化によることがわかっているため、プレシナプスにあるアセチルコリン受容体の活性化が放出量を増加させていると考えられる。アセチルコリンをポストシナプスのバースト発火に置き換えても同様に増強した。一方、Thorny細胞からの入力だけを持つAthorny細胞では、ポジティブタイミングでのLTDは観測できず、ネガティブタイミングではLTDとなった。また、アセチルコリンの作用が働いてもThorny細胞のようなLTP方向へのシフトはほとんど見られなかった。過去の研究から、Athorny細胞にアセチルコリンが作用するとバースト発火が低減することが知られており、スパイクタイミング依存可塑性においてもアセチルコリンはその促進を緩やかにすることが分かった。
これらの結果から、Thorny細胞とAthorny細胞の可塑的特性が異なること、アセチルコリンの効果も両細胞で異なることを明らかにできた。
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