大脳視覚野の可塑性に関与するシナプス後部カルシウムの動態

1996 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 07458220
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 津本 忠治 大阪大学, 医学部, 教授 (50028619)
• 研究分担者: 畠 義郎 大阪大学, 医学部, 助手 (20089882)
• キーワード: 脳 / 神経回路 / カルシウムイメージング / ニューロン / シナプス / カルシウム / 長期抑圧 / 長期増強

研究概要

発達脳皮質視覚野におけるシナプス長期増強あるいは長期抑圧の誘発にはシナプス後部におけるカルシウム濃度変化が関与していることが示唆されている。本研究はこの示唆の妥当性を検証することを目的とした。そのため、whole-cell電流記録用のパッチ電極からカルシウム蛍光指示薬であるrhod-2を細胞内に注入し樹状突起のシナプス後部にあたると思われる部位迄充填した。材料としては幼若ラット大脳皮質視覚野の薄切スライス標本を使用し、対象の細胞は皮質II/III層の錐体ニューロンとした。次に、IV層テスト刺激に対する興奮性後シナプス電流の測定と同時に、樹状突起内のカルシウム動態をオプティカルレコーディングシステムにより解析した。さらに、IV層の高頻度刺激時のカルシウム動態を解析した。その結果、高頻度シナプス入力に伴うカルシウムシグナルの増加は樹状突起内で均一ではなくホットスポットと呼ばれる特定の部位で特に強いことを見い出した。また、この増加には電位依存性カルシウムチャネルの他にN-methyl-D-aspartate(NMDA)型グルタミン酸受容体も関与していることが判明した。さらに、シナプス反応の長期増強誘発時にはシナプス後ニューロンの樹状突起ホットスポットで強いカルシウム増加が、長期抑圧誘発時には比較的弱い増加が起きることも見い出した。

研究成果

• [文献書誌] Kimura,F.,Otsu,Y.and Tsumoto,T.: "Presynaptically silent synapses : Spontaneously active terminals without stimulus-evoked release demonstrated in cortical autapses." J.Neurophysiol.77(印刷中). (1997)
• [文献書誌] Akaneya,Y.,Tsumoto,T.,and Hatanaka,H.: "Brain-derived neurotrophic factor blocks long-term depression in rat visual cortex." J.Neurophysiol.76. 4198-4201 (1996)
• [文献書誌] Tsumoto,T.and Yasuda,H.: "A switching role of postsynaptic calcium in the induction of long-term potentiation or long-term depression in visual cortex." Seminars in Neurosci.8. 311-319 (1996)
• [文献書誌] Sato,H.,Katsuyama,N.,Tamura,H.,Hata,Y.and Tsumoto,T.: "Mechanisms underlying orientation selectivity of neurons in the primary visual cortex of the macaque." J.Physiol.Lond.494. 757-771 (1996)
• [文献書誌] Tamura,H.,Sato,H.,Katsuyama,N.,Hata,Y.,and Tsumoto,T.: "Less segregated processing of visual information in V2 than in V1 of the monkey visual cortex." Europ.J.Neurosci.8. 300-309 (1996)
• [文献書誌] Yasuda,H.and Tsumoto,T.: "Long-term depression in visual cortex is associated with a lower rise of postsynaptic Ca2+ than LTP." Neurosci.Res.24. 265-274 (1996)