下オリーブ小脳投射系(登上線維-プルキンエ細胞間シナプス)再形成のメカニズム

• 研究課題/領域番号: 08271212
• 研究種目: 重点領域研究
• 配分区分: 補助金
• 研究機関: 東京医科歯科大学
• 研究代表者: 杉原 泉 東京医科歯科大学, 医学部, 講師 (60187656)
• 研究分担者: 篠田 義一 東京医科歯科大学, 医学部, 教授 (60010104)
• 研究期間 (年度): 1996
• 研究課題ステータス: 完了 (1996年度)
• 配分額: 1,700千円 (直接経費: 1,700千円); 1996年度: 1,700千円 (直接経費: 1,700千円)
• キーワード: 下オリーブ核 / 小脳核 / 3-アセチルピリジン / ビオチン化デキストランアミン / 単一軸索 / 軸索側枝 / 軸索終末 / 連続切片

研究概要

本研究では、単一軸索形態再構築法により、下オリーブ核ニューロンの軸索(登上線維)の側枝の発生とシナプス再形成の過程の特性とメカニズムを明らかにしようとした。実験には、正常ラットと、下オリーブ核に対する毒性物質である3-アセチルピリジン(3-AP)投与によって生き残った登上線維にシナプス形成を促したしたラット(3-APラット)を用いた。ビオチン化デキストランアミンの下オリーブ核注入により、下オリーブ核ニューロンの軸索を標識し、小脳・延髄の連続切片の組織標本から、顕微鏡下に、標識された単一軸索の形態を三次元的に再構築した。まず、正常ラットでは1個のニューロンの軸索あたり3から18本の登上線維が、ほとんどが白質で、分岐することが分かった。1本の枝は1個のプルキンエ細胞のみに投射していた。また、顆粒層および小脳核に投射する細い側枝がすべての軸索で認められた。3-AP動物での単一軸索再構成の結果では、次の所見が得られた。(a)小脳皮質の顆粒層・小脳白質における軸索側枝の数は、正常動物と比較して明らかな違いは無かった。(b)1本の登上線維が分子層内で軸索側枝を延ばし、周辺の数個から十数個のプルキンエ細胞にシナプスを形成するようになるのが観察された。これはRossiらの結果を確認したことになった。(c)小脳核側枝においてもシナプス再形成があるようで、小脳核側枝1本あたりの終末の個数が3-AP動物では約300個で、正常動物の約100個と比較すると約3倍に増加していた。以上の本研究の結果は、3-AP動物における軸索側枝発生・シナプス再形成は、軸索の途中から新たな枝が出るのではなくて、主として軸索の終末部の範囲で起こるということを示唆した。

研究成果

• [文献書誌] SUGIHARA,I.: "In wardly rectifying currents in hair cells and supporting cells in the goldfish sacculus." J.Physiol.495・3. 665-679 (1996)
• [文献書誌] SUGIHARA,I.: "Morphology of axon collaterals of single climbing fibers in the deep cerebellar nuclei of the rat." Neurosci.Lett.217・1. 33-36 (1996)
• [文献書誌] SUGIHARA,I.: "Off-oscillation in hair cell membrane is correlated with the decremental response at the hair cell-afferent fiber synapse in the goldfish sacculus." Neuro Report. 7. 2341-2346 (1996)
• [文献書誌] Lang,E.: "GABAergic modulation of complex spike activity by the cerebellar nucleoolivary pathway in rat." J.Neurophysiol.76・1. 255-275
• [文献書誌] De Zeeuw,C.I.: "Morphological correlates of bilateral synchrony in the rat cerebellar cortex." J.Neurosci.16・10. 3412-3426 (1996)
• [文献書誌] 杉原泉: "内耳有毛細胞の機械刺激受容機構" 蛋白質核酸酵素. 41・1. 19-25 (1996)
• [文献書誌] SUGIHARA,I.: "Novel cerebellar afferents to the cerebellar nuclei from the brain stem" Neurosci.Res.20・S. S173 (1996)
• [文献書誌] Wu,H.: "Axonal reconstruction of single mossy fibers in the cerebellum originating from the lateral reticular nucleus." Neurosci.Res.20・S. S173 (1996)
• [文献書誌] SUGIHARA,I.: "Reconstructions of single climbing fiber collaterals in the deep cerebellar nuclei of the rat." Soc.Neurosci Abstr.22・2. 1631 (1996)
• [文献書誌] SUGIHARA,I.: "Efficient recording system of multi-channel digital (spike) signal." Jpn.J.Physiol.46・S. S230 (1996)
• [文献書誌] Muto,N.: "Morphology of single axons of tectospinal neurons in the upper cervical spinal cord." J.Comp.Neurol.372. 9-26 (1996)
• [文献書誌] Shinoda,Y.: "Four convergent patterns of input from the six semicircular canals to motoneurons of different neck muscles in the upper cervical cord." Ann.N.Y.Acad.Sci.781. 264-275 (1996)
• [文献書誌] Shinoda,Y.: "Four convergent patterns of input from the six semicircular canals to motoneurons of different neck muscles in the upper cervical cord." Annals of the New York Academy of Sciences. 781. 264-275 (1996)
• [文献書誌] Izawa,Y.: "Interneurons mediating signals from the superior colliculus to horizontal ocular motoneurons." Neuroscience Research. 20・S. S171 (1996)
• [文献書誌] Sugiuchi,Y.: "Mylogical classification of neck muscles and input patterns from six semicircular canal nerves to motoneurons of different muscle." Neurosci.Res.20・S. S172 (1996)
• [文献書誌] 杉内友理子: "運動制御にかかわる脊髄神経機構(11)体幹筋および上肢への前庭脊髄投射系" 脊椎脊髄ジャーナル. 9. 302-308 (1996)
• [文献書誌] 杉内友理子: "運動制御にかかわる脊髄神経機構(12)半規管から頚筋への入力" 脊椎脊髄ジャーナル. 9. 529-537 (1996)
• [文献書誌] Shinoda,Y.: "Morphology of single axons of tectospinal and reticulospinal neurons in the upper cervical spinal cord," Prog.Brain Res.112. 71-84 (1996)
• [文献書誌] Kakei,S.: "Projection pattern of single corticocortical fibers from the parietal cortex to the motor cortex." Neuroreport. 7. 2369-2372 (1996)
• [文献書誌] 篠田義一: "視線制御と頭部の運動の神経機構" 神経研究の進歩. 40(3). 363-373 (1996)
• [文献書誌] Sato,F.: "Three-dimensional analysis of cerebellar torminals and their postsynaptic components in the ventral lateral nucleus of the cat thalamus." J.Comp.Neurol.371. 537-551 (1996)
• [文献書誌] Shinoda,Y.: "Input patterns and pathways from the six semicircural canals to motoneurons of neck muscles. II. The longissimus and semispinalis muscle groups." J.Neurophysiol.(in press).
• [文献書誌] Shinoda,Y.: "Functional significance of excitatory projections from the precerebellar nuclei to interpositus and dentate nucleus neurons for mediating motor,premotor and parietal cortical inputs." Prog.Brain.Res.(in press).
• [文献書誌] Kakei S: "Parietal Lobe Contributions to Orientation in 3D Space Edited by P.Thier and H.-O.Karnath" Springer Verlag,Heidelberg(in press), (1997)