ナメクジ嗅覚-味覚連合学習のCa^<2+>イメージング

1998 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 09680646
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 川原 茂敬 東京大学, 大学院・薬学系研究科, 助手 (10204752)
• キーワード: ナメクジ / 無脊椎動物 / 学習 / 同期活動 / 膜電位振動 / 光学測定

研究概要

1. 一酸化窒素(NO)による前脳細胞内Ca濃度の上昇 海馬や小脳のシナプス可塑性においてはNOが重要な役割を果たしていることが指摘されている。Vincent and Kimura(1992)の方法に従いNADPH diaphorase活性の組織染色を行ったところ、ナメクジ前脳では細胞体層の先端部とともに、嗅覚入力が投射する神経突起層が特によく染色された。単離脳標本の同期活動を細胞外記録し、その振動数に対するNO発生試薬の効果を調べたところ、100μM NOR1の灌流投与により振動数の顕著な増加が認められた。そこで、単離培養した前脳ニューロンをCa感受性蛍光色素fura-2で染色しNOR1の効果を調べたところ、細胞内Caが100μM NOR1により増加することが明らかとなった。
2. Ca振動パターンに対する嗅覚入力の影響 前年度は触覚神経束の電気刺激の影響を調べたが、本年度は触覚神経束先端の嗅覚上皮に対する匂い刺激の効果を検討した。嗅覚器官を付けた単離脳標本をrhod-2で染色し光学顕微鏡下に匂い刺激を行った。しかしながら、匂い刺激に対する応答は観測されなかった。細胞外記録により嗅覚中枢の同期的活動を電気生理学的に計測した結果、染色した脳では触覚神経束の電気刺激による振動数の変化は観察されるが、匂い刺激による変化は見られなくなることが分かった。原因としては、同期活動を光学的にモニターできる程度にまで染色すると、神経終末におけるCa感受性蛍光色素の濃度が高くなり、キレート効果のために神経伝達が減弱されている可能性が考えられた。
3. 嗅覚入力のfeed-back modulationの可視化 大触覚神経束断端よりDi-4-ANNEPS(膜電位感受性色素)をback-fillすることにより、前脳の神経突起層における嗅覚神経終末の膜電位振動を可視化することに成功した。

研究成果

• [文献書誌] T.Inoue: "Selective optical recording of the neural activity in the olfactory center of land slug using a calcium indicator dye." Bioimages. 6. 59-67 (1998)
• [文献書誌] A.,Nakagawa-Inoue: "Odorant-evoked increasein cytosolic free calcium in cultured antenal neurons of blowflies." Zoological Sci ence. 15. 661-666 (1998)
• [文献書誌] T.,Kimura: "Optical recording analysis of olfactory response of the PC lobe in the slug brain." Learning and Memory. 4. 389-400 (1998)
• [文献書誌] S.,Watanabe: "Morphological characterization of the bursting and nonbursting neurons in the olfactory center of the terrestrial slug Limax marginatus." Journal of Experimental Biology. 201. 925-930 (1998)
• [文献書誌] H.,Kojima: "Development of a fluorescent indicator for nitric oxide based on the fluorescein chromophore." Chemical and Pharmceutical Bulletin. 46. 373-375 (1998)
• [文献書誌] H.,Kojima: "Detection and imaging of nitric oxide with novel fluorescent indicators:Diaminofluoresceins." Analytical Chemistry. 70. 2446-2453 (1998)
• [文献書誌] S.,Watanabe: "Glutamate induces Cl^- and K^+ currents in the olfactory interneurons of the terrestrial slug." Journal of Comparative Physiology A. (in press).
• [文献書誌] 川原茂敬: "神経細胞におけるカルシウムイメージング" 細胞. 30. 7-10 (1998)
• [文献書誌] 渡辺 恵: "ナメクジの嗅覚-味覚連合学習" 放射線科学. 42. 26-34 (1999)
• [文献書誌] 川原茂敬: "瞬目反射の古典的条件付けと小脳・海馬" 放射線科学. (in press).