ニュ-ロン活動の光学的多領域同時記録による初期胚脳幹における機能構築のマッピング

1990 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 01480120
• 研究機関: 東京医科歯科大学
• 研究代表者: 神野 耕太郎 東京医科歯科大学, 医学部, 教授 (40025630)
• 研究分担者: 酒井 哲郎 東京医科歯科大学, 医学部, 講師 (40153845) ; 廣田 秋彦 東京医科歯科大学, 医学部, 助教授 (50156717)
• キーワード: 膜電位感受性色素 / 光学的測定 / 初期胚 / 脳幹 / 迷走神経 / シナプス / 神経核

研究概要

膜電位感受性色素を用いたニュ-ロン活動の多領域同時測定法を鶏胚脳幹に適用することにより、個体発生における脳幹の機能構築の初期過程について、次のような新たな知見を得た。
1.シナプス活動の検出:迷走神経への電気刺激によって誘発されたニュ-ロン活動を光学的に検出し、その波形を解析することにより、ふ卵6日までの標本では、活動電位に由来する速い光学的シグナルのみが検出されるが、ふ卵7日以降の標本においては、これにつづいて、時間経過の遅い光学的シグナルが現れることを明らかにした。このシグナルは、疲労現象が起き易く、低Ca^<2+>液中で消失し、外液中へのMn^<2+>、Cd^<2+>の投与により抑制されることから、シナプス後電位に由来することが明らかにされた。更に、各種のシナプス伝達阻害剤の効果から、ここでみられるシナプスが、グルタミン酸を伝達物質とした興奮性シナプスであることを明らかにした。
2.運動神経核と知覚神経核の同定:活動電位由来の速い光学的シグナルとシナプス電位由来の遅いシグナルには、その大きさに部位による差がみられ、シグナルのもっとも大きく検出される部位は、脳幹の特定の領域に限局している。ふ卵3ー9日の鶏胚から得られた脳幹のインタクト標本およびスライス標本を用いた詳細なマッピングの結果、速いシグナルが大きく検出される部位は成体における迷走神経背側核に、遅いシグナルの大きく検出される部位は孤束核に各々対応した幼弱な神経核であり、前者はふ卵4日から現れ、後者はふ卵7日後半からシナプス伝達機能を発現することを明らかにした。
3.舌咽神経の実験:迷走神経と同様に、舌咽神経の電気刺激によって誘発される光学的シグナルを検出することに初めて成功し、その生理学的特性の解析を開始した。

研究成果

• [文献書誌] K.Kamino: "Optical assessment of spatially ordered patterns of neural response to vagal stimulation in the early embryonic chick brainstem." Neuroscience Research. 8. 255-271 (1990)
• [文献書誌] K.Kamino: "Optical studies of early developing cardiac and neural activities using voltageーsensitive dyes." Japanese Journal of Physiology. 40. 443-461 (1990)
• [文献書誌] T.Sakai: "Optical determination of impulse conduction velocity during development of the embryonic chick cervical vagus nerve bundle." Journal of Physiology (London). (1991)
• [文献書誌] H.Komuro: "Optical evidence for spontaneous electrical activity in the embryonic chick brain stem revealed by a potentiometric dye." Journal of Physiology (London).
• [文献書誌] H.Komuro: "Optical detection of post synaptic potentials evoked by vagal stimulation in the early embryonic chick brain stem slice." Journal of Physiology (London).
• [文献書誌] Y.MomoseーSato: "Optical mapping of the early development of the response pattern to vagal stimulation in embryonic chick brain stem." Journal of Physiology (London).
• [文献書誌] 神野 耕太郎: "脳のレセプタ-と運動" 平凡社,東京 永津俊治,吉田充男,金沢一郎,小川紀雄編, 242 (1990)
• [文献書誌] 神野 耕太郎: "脳ー可塑性研究の進歩" 朝倉書店,東京 久保田競,水野昇,山本長三郎編, 332 (1990)