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本研究課題では、In vivo標本及びIn vitro標本の双方を用いて、細胞内及び、細胞外から脊髄介在細胞の活動を導出・記録し、リズム運動の発現に関与する脊髄機構の解明を試みた。研究課題の遂行に当たっては、第一に除脳ネコ(In vivo標本)を用いて、脊髄内介在細胞の機能的構築Functional organizationの評価を試み、第二に、その成績を基にネコ及びラットを用いたIn vitro標本において、介在細胞のリズム形成のイオン機構の解析を試みた。
歩行運動などのリズミカルな運動の発現に際して重要と考えられる介在細胞の多くが中枢性には脳幹網様体から強い入力を受けること、また末梢性には屈曲反射経路からも強い入力があることが推定されている。そこで、(1)脳幹網様体および末梢から介在細胞群への入力、(2)介在細胞の発射様式、(3)介在細胞の脊髄内の局在の3点について解析・検討した。その結果、網様体抑制野から興奮性入力を受ける介在細胞は、屈曲反射経路から抑制性入力を、網様体抑制野から抑制性入力を受ける介在細胞は、屈曲反射経路から興奮性入力を受けていることが明らかとなった。前者の介在細胞は、脊髄灰白質の腹内側部に主に分布し、後者は灰白質中間層に比較的多く分布していた。網様体促通野から入力を受ける介在細胞は、屈曲反射経路から興奮性及び抑制性入力を受けており、灰白質に広く分布していた。灰白質腹内側部に存在する介在細胞の中には、過分極電流の通電或は、抑制性シナプス電位の後に引き続くバースト発射の認められる介在細胞が存在しており、この様な発射動態を示す介在細胞は、リズム運動の発現に重要な意義を持つと考えられる。またスパイク-トリガー加算法を用いた解析により、それらの細胞の幾つかが、Premotor interneuronであることを直接的に証明できた。
しかしながら、In vitro標本を用いた解析については、介在細胞のリズム形成機序としての分子機構を明らかにするには未だ至っていない。
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