マウス眼優位性可塑的変化に関わる皮質抑制性介在ニューロンの分子機構の解析

Research Project

Project/Area Number	15700265
Research Category	Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
Allocation Type	Single-year Grants
Research Field	Neuroscience in general
Research Institution	The Institute of Physical and Chemical Research
Principal Investigator	杉山清佳独立行政法人理化学研究所, 神経回路発達研究チーム, 基礎科学特別研究員 (10360570)
Project Period (FY)	2003 – 2004
Project Status	Completed (Fiscal Year 2004)
Budget Amount *help	¥3,500,000 (Direct Cost: ¥3,500,000) Fiscal Year 2004: ¥1,700,000 (Direct Cost: ¥1,700,000) Fiscal Year 2003: ¥1,800,000 (Direct Cost: ¥1,800,000)
Keywords	臨界期 / 視覚野 / GABA / Parvalbumin / Otx2 / homeoprotein / 可塑性 / 介在ニューロン / 眼優位性
Research Abstract	哺乳類の視覚野には両眼から入力を受ける領域があり、神経活動依存的に入力の優劣(眼優位性)を形成する時期(臨界期)がある。臨界期に片眼を塞ぎ入力を妨げると、開いた眼の入力が優位になるよう神経回路網の機能と形態は可塑的に変化する。近年GABA合成酵素の一つであるGAD65変異マウスには臨界期が現れず、GABA受容体の機能を高める薬剤を皮質投与すると出現することが明らかにされた。すなわち眼優位性の可塑的変化を誘導するには、神経活動の優劣だけでなく皮質抑制性介在ニューロンの発達が必要であると考えられる。特に、介在ニューロンの中でもParvalbumin (PV)を発現する細胞が臨界期に先立って出現することが示されている。我々は、Otx2ホメオ蛋白質が視覚野のPV陽性細胞に特異的に局在することを見出してきた。Otx2蛋白質は臨界期の始まりとともに視覚野に広がって検出され、臨界期中にPV陽性細胞へと局在する。面白いことにOtx2 mRNAは視覚野になく、網膜や外側膝状体に発現する。網膜に注入されたビオチン化Otx2蛋白質は視覚経路を通り視覚野のPV陽性細胞へと特異的に取り込まれ、また両眼を除いたマウスや暗所飼育されたマウスではOtx2蛋白質が減退する。これらの結果から、Otx2蛋白質が視覚経験依存的に視覚経路を通り視覚野へと運ばれる可能性が示唆された。さらに臨界期前の視覚野に強制導入されたOtx2蛋白質は、PV陽性細胞に取り込まれた後PV陽性細胞の機能分子(K_v3.1,α1GABA_AR, GAD65)の発現を増強する。このとき臨界期は早期に出現し収束することがin vivo単一神経細胞記録法により明らかになった。すなわち、Otx2蛋白質は視覚経験依存的に視覚野へと運ばれ、PV陽性細胞の発達を促進し、臨界期を制御すると考えられた。現在、これらの成果を論文にまとめ、投稿中である。