2014 Fiscal Year Research-status Report
皮質局所回路におけるFS細胞と錐体細胞の結合特異性
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25430019
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| Research Institution | National Institute for Physiological Sciences |
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Principal Investigator |
大塚 岳 生理学研究所, 大脳皮質機能研究系, 助教 (10390692)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | 錐体細胞 / FS細胞 / 大脳皮質 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
脳の高次機能を担う大脳皮質の情報処理様式の特徴として、大脳皮質は皮質下領域や他の皮質領野に多様な出力を行っていることが挙げられる。研究代表者は、これまでに様々な投射領域に対応した錐体細胞サブネットワークを同定した。また、主要な抑制性介在細胞であるfast-spiking (FS)細胞が異なる錐体細胞サブタイプ間の活動を協働させる役割を担っていることも示唆した。皮質の多様な投射先に対応した情報処理様式を理解するために、本研究ではFS細胞と投射先が異なる錐体細胞サブタイプ間の制御機構を明らかにすることを目的とした。昨年度は、5層のFS細胞と対側皮質に投射する錐体細胞（COM）と同側橋核に投射する錐体細胞（CPn）間の結合確率やシナプス伝達の性質などの結合様式について解析した。本年度は、さらに細胞間の結合様式について解析を進めると共に、細胞モデルを用いて結合回路を作成し、シミュレーション解析を行った。その結果、単一のFS細胞はCOM / CPn細胞の両方から非選択的に入力を受けることがわかった。また、FS細胞から錐体細胞へも錐体細胞サブタイプ依存的に結合することがわかった。錐体/FS細胞間の相互的な結合回路における活動制御を検討するために、錐体細胞サブタイプ（COM / CPn細胞）とFS細胞をモデル化し、スライス実験の結果を踏まえた回路モデルを作成した。回路モデルにおいて、CPn/FS細胞間では周期的な膜電位の振動活動が発生したが、COM細胞ではFS細胞からの抑制を受けることがわかった。これらのことは、錐体/FS細胞間の結合回路は錐体細胞サブタイプに依存せず形成されているが、機能的な役割が錐体細胞サブタイプで異なると考えられる。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
平成26年度は、5層の錐体細胞とFS細胞間のシナプス結合について脳スライス標本を用いて解析を行うと共に、細胞をモデル化し回路モデルにおいて細胞間の活動制御について検討した。当初の計画に従っておおむね研究は進んでいる。従って、今後の研究のさらなる発展が期待できる。
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| Strategy for Future Research Activity |
平成27年度は、Biocytinを用いて記録した細胞を可視化し、錐体/FS細胞間のシナプス結合の樹状突起上の分布を定量化する。また、得られた結果をさらにモデルに反映させ、細胞間の活動制御についての解析も進める。
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| Causes of Carryover |
本研究では、スライス標本を用いた細胞間の結合回路解析を行うと共に形態解析やモデル解析を行う。平成２６年度は、実験動物を用いた実験と並行して、回路モデルにおいて細胞間の活動制御について検討を開始した。そのため、実験での使用額が見込みより少なくなった。平成２７年度においてもスライス標本を用いた実験とモデル解析を並行して研究を進めるため、次年度に繰り越した。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
平成２７年度では、脳スライス標本を用いた実験を進めると共に、記録した細胞の形態解析を行う。そのために必要な実験動物を購入する。また、実験に必要な消耗品等も随時購入する。
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