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生体内においてニューロン種およびニューロン部位選択的なシナプス形成が行なわれ、それが秩序だった神経系構築に重要な役割を果たすと考えられている。本研究ではラット小脳培養系におけるシナプス形成の細胞部位選択性を調べることにより、秩序だった神経回路網形成機構の解析を試みた。顆粒細胞にルシファーイエロー、プルキンエ細胞にはテキサスレッドという2種類の異なる色の蛍光色素を細胞内注入し、電気生理学的に興奮性シナプスの存在を確認した後、蛍光顕微鏡で形態を観察したところ、顆粒細胞軸索の膨大部がプルキンエ細胞の樹状突起に接しているのが認められた。シナプス前末端内のシナプス小胞蛋白であるシナプトフィシンに対する抗体を用いた間接蛍光抗体染色により、上記膨大部がシナプス終末であることを確認した。走査電子顕微鏡による観察では、1μm位の軸索膨大部がプルキンエ細胞上に接しているのが認められた。間接蛍光抗体法による染色および走査電子顕微鏡による観察により、培養プルキンエ細胞はシナプス入力を樹状突起のみではなく、細胞体上でも受けていることが明らかになった。プルキンエ細胞と抑制性介在ニューロンとの同時記録および細胞内染色を行なったところ、抑制性介在ニューロンの半数以上がプルキンエ細胞の細胞体へと軸索を延ばし、そこでシナプス形成していることが明かとなった。また興奮性シナプス伝達物質であるグルタミン酸受容体の抗体による染色を行なったところ、樹状突起上に高密度で存在するサブタイプが存在することもわかった。このように、培養系においても小脳ニューロンは細胞部位選択的なシナプス形成をし、受容体の分布パターンも細胞部位局在を示すことが明かとなった。
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