大脳皮質視覚野のシナプス可塑性と反応選択性の発達

• Project/Area Number: 12053228
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Biological Sciences
• Research Institution: Nagoya University
• Principal Investigator: 小松 由紀夫 名古屋大学, 環境医学研究所, 教授 (90135343)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 吉村 由美子 (岩本 由美子 / 岩本 由美子(吉村 由美子)) 名古屋大学, 環境医学研究所, 助手 (10291907) ; 高田 直樹 名古屋大学, 環境医学研究所, 助手 (60335007) ; 黒谷 亨 名古屋大学, 環境医学研究所, 講師 (50195591) ; 枝川 義邦 名古屋大学, 環境医学研究所, 助手 (50303607)
• Project Period (FY): 2000 – 2004
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2004)
• Budget Amount: ¥63,800,000 (Direct Cost: ¥63,800,000); Fiscal Year 2004: ¥10,000,000 (Direct Cost: ¥10,000,000); Fiscal Year 2003: ¥10,300,000 (Direct Cost: ¥10,300,000); Fiscal Year 2002: ¥10,100,000 (Direct Cost: ¥10,100,000); Fiscal Year 2001: ¥10,500,000 (Direct Cost: ¥10,500,000); Fiscal Year 2000: ¥22,900,000 (Direct Cost: ¥22,900,000)
• Keywords: 抑制性シナプス / 長期抑圧 / 長期増強 / Ca^<2+>チャネル / GABA_A受容体 / BDNF / エンドサイトーシス / エクソサイトーシス / NMDA受容体 / 視覚野 / 可塑性 / 発達 / 興奮性シナプス / 感受性期 / 高閾値Ca^<2+>チャネル / T型Ca^<2+>チャネル

Research Abstract

1、昨年度の研究において、発達期ラット視覚野5層錐体細胞からパッチ電極でホール・セル記録し、静止膜電位から0mVへの20msの脱分極パルスを繰り返し与えると、抑制性シナプス伝達に長期増強あるいは長期抑圧が生じることを見出した。細胞体の抑制性シナプスについて変化の方向を決める因子を解析した。
2、脱分極パルスを-70mVから与えると常に長期抑圧が生じ、-90mVから与えるとほとんどの場合長期増強が生じた。長期抑圧はL型Ca^<2+>チャネルブロッカーのnifedipineにより、長期増強はR型Ca^<2+>チャネルブロッカーのSNX-482によりそれぞれ選択的に阻害された。したがって、長期増強と長期抑圧の発生は膜電位に強く依存し、変化の方向はLとR型Ca^<2+>チャネルの膜電位依存性の相違により説明できる。
3、記録細胞に阻害薬を導入する実験により、Ca^<2+>チャネル依存性の長期抑圧と長期増強はそれぞれGABA_A受容体のエンドサイトーシスとエクソサイトーシスにより生じることを示唆する結果を得た。
4、シナプス前線維の高頻度刺激により5層錐体細胞に生じる抑制性シナプス伝達の長期増強において、誘発にシナプス後細胞が関与し、発現はシナプス前部に生じることを示唆する結果を得ているので、BDNFが逆行性信号を伝える可能性を検討した。膜透過型チロシン・キナーゼ阻害薬K252aを低濃度(200nM)灌流液に加えてTrkを阻害すると長期増強の誘発は阻止された。しかし、シナプス後細胞へK252aを導入しても長期増強は起った。また、TrkB-IgGを灌流液に加えてTrkBの活性化を妨げると長期増強は起らなかった。この結果は、BDNFが逆行性信号を担う可能性を支持する。

Research Products

• [Journal Article] Activity-dependent maturation of excitatory synaptic connections in solitary neuron cultures of mouse neocortex. (2005)
  • Author(s): Takada, N.
  • Journal Title: Eur.J.Neurosci. 21 Pages: 422-430
• [Journal Article] Presynaptic activity and Ca^<2+> entry are required for the maintenance of NMDA receptor-independent LTP at visual cortical excitatory synapses. (2004)
  • Author(s): Liu, H.N.
  • Journal Title: J.Neurophysiol. 92 Pages: 1077-1087
• [Publications] Ohmura Tomohisa: "Age and experience dependence of NMDA receptor-independent long-term potentiation in rat visual cortex."Neuroscience Letters. 341. 95-98 (2003)
• [Publications] Kurotani Tohru: "Postsynaptic firing produces long-term depression at inhibitory synapses of rat visual cortex"Neuroscience Letters. 337. 1-4 (2003)
• [Publications] Yoshimura Yumiko: "Two forms of synaptic plasticity with distinct dependence on age, experience, and NMDA receptor subtype in rat visual cortex."Journal of Neuroscience. 23. 6557-6566 (2003)
• [Publications] Ohmura, T., Ming, R., Yoshimura, Y., Komatsu, Y.: "Age and experience dependence of N-methyl-D-aspartate receptor-independent long-term potentiation in rat visual cortex"Neuroscience Letters. (in press).
• [Publications] Kurotani, T., Yoshimura Y., Komatsu, Y.: "Postsynaptic firing produces long-term depression at inhibitory synapses of rat visual cortex"Neuroscience Letters. 337. 1-4 (2003)
• [Publications] Y.Komatsu and Y.Yoshimura: "Activity-dependent maintenance of long-term potentiation at visual cortical inhibitory synapses"The Journal of Neuroscience. 20(20). 7539-7546 (2000)