Development of reciprocal connections between excitatory and inhibitory neurons in the cerebral cortex

2023 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 21K15193
• Research Category: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Basic Section 46010:Neuroscience-general-related
• Research Institution: National Institute for Physiological Sciences
• Principal Investigator: Yamamoto Mariko 生理学研究所, 基盤神経科学研究領域, 特任研究員 (70898824)
• Project Period (FY): 2021-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: 抑制性神経細胞 / 錐体細胞 / 大脳皮質 / 発達 / 神経結合

Outline of Final Research Achievements

Cortical fast-spiking inhibitory neurons (PV-FS cells) are known to form reciprocal connections with many surrounding pyramidal cells. In this study, we analyzed the development of reciprocal connections between PV-FS cells and pyramidal cells using simultaneous whole-cell recording. The results showed that visual experience and normal visual responses are necessary for balancing the strength of the connections between PV-FS cells and pyramidal cells. In addition, the results suggest that NMDA receptors are involved in balancing the strength of the connections between PV-FS cells and pyramidal cells.

Free Research Field

神経科学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

PV-FS細胞―錐体細胞間では相互に結合する細胞同士が共通入力を受けることが知られ、これらの相互結合は大脳皮質の情報処理機能において重要な構成単位であることが考えられる。本研究では、この相互結合が互いに結合強度の均衡を保持していること、その均衡には感覚経験や正常な神経活動やNMDA受容体の関与が必要であることを明らかにした。これらの結果は、PV-FS細胞―錐体細胞間神経回路の機能成熟には結合均衡の形成や保持が重要であるという視点を新たにもたらすものである。抑制性神経結合の機能は、自閉症や統合失調症などの精神神経疾患への関連が示唆されており、これらの疾患メカニズムの理解にも貢献する可能性がある。