視覚情報処理の基盤をなす皮質内メゾ回路の構築と形成

計画研究

研究領域	メゾスコピック神経回路から探る脳の情報処理基盤
研究課題/領域番号	22115007
研究種目	新学術領域研究(研究領域提案型)
配分区分	補助金
審査区分	生物系
研究機関	大学共同利用機関法人自然科学研究機構(共通施設)
研究代表者	吉村由美子大学共同利用機関法人自然科学研究機構(共通施設), 教授 (10291907)
研究期間 (年度)	2010 – 2014
研究課題ステータス	完了 (2011年度)
配分額 *注記	43,030千円 (直接経費: 33,100千円、間接経費: 9,930千円) 2011年度: 15,860千円 (直接経費: 12,200千円、間接経費: 3,660千円) 2010年度: 27,170千円 (直接経費: 20,900千円、間接経費: 6,270千円)
キーワード	大脳皮質 / 神経回路 / 視覚野 / 反応選択性 / 興奮性シナプス / 錐体細胞
研究概要	大脳皮質視覚野の個々のニューロンは特定の刺激特徴に選択的に反応することが知られている。本研究では、視覚反応と神経回路を直接対応付けて検討するために、あらかじめ特定の視覚刺激に対し反応したニューロンのみに蛍光蛋白を発現させてラベルした後、その脳から切片標本を作製し、蛍光蛋白を指標として、同じ視覚刺激に反応した細胞群が形成する神経回路を調べた。この実験のために、神経活動に依存して誘導される最初期遺伝子Arcをプロモータとして蛍光蛋白Venusを発現するArc-Venusトランスジェニックマウスを使用した。このマウスに水平方向の視覚刺激を与え、活動依存的にVenusを発現させた後、そのマウスの大脳皮質視覚野から切片標本を作製した。蛍光顕微鏡観察下で、2/3層のVenus陽性細胞からホールセル記録を行い、同じく2/3層内にある別のVenus陽性細胞、あるいはVenus陰性細胞をグルタミン酸局所投与により刺激し、記録細胞へ興奮性入力しているかについて調べた。その結果、Venus陽性細胞ペア(水平の傾き刺激に反応したと推測される細胞間)の神経結合は、Venus陽性-陰性ペア(最適方位が異なる細胞間)と比較して高い割合で検出された。神経結合があったペアにおける結合強度は、陽性-陽性ペアと陽性-陰性ペアでは相違がみられなかった。これらの結果は、同じ視覚刺激特徴に選択性を示す皮質内ニューロンは、選択的なシナプス結合によりネットワークを形成していることを示しており、特異的な神経結合による皮質内局所神経回路網は反応選択性形成に関与していることが示唆される。