| 研究概要 |
海馬CA1野錐体細胞の樹状突起には,CA3野からの興奮性入力および抑制性介在細胞からの抑制性入力が投射している.これらのシナプス入力は樹状突起の空間的広がりに伴って,それぞれの場所において異なる統合様式を示すと考えられる.事実,電子顕微鏡を用いた先行研究において,樹状突起に沿って興奮・抑制性シナプス数の比率が,細胞体からの距離に依存して全く異なることが示されている.しかしこの報告は細胞活性を失った固定試料によるシナプス数の計測にとどまっており,実際の神経回路中でどの程度のシナプス入力があり,樹状突起においてそれらがどうのように統合されているかは一切不明であった.
そこで今回膜電位感受性色素を用いた光イメージングを行うことで,実際の興奮性・抑制性シナプス入力統合がCA1野樹伏突起においてどのように行われているかを,シナプス前・後細胞の相対活動タイミングに注目して検討した.
その結果として,以下の点が明らかとなった.
1.シナプス前細胞が後細胞より先に活動する場合,フィードフォワード抑制入力が後細胞の活動によって樹状突起に誘起される逆伝搬活動電位の振幅を抑圧し,その到達距離を調節する.またそれは活動タイミングに依存して変化する.
2.シナプス後細胞が前細胞より先に活動する場合,フィードバック抑制入力が前細胞の活動によって樹状突起に誘起される興奮性シナプス後電位の振幅を大幅に抑圧する.
以上の結果は,樹状突起の膜電位が,シナプス前・後細胞の活動タイミングに依存してダイナミックに変化することを示している.また逆伝搬活動電位の到達距離が調節されることによって,樹状突起におけるヘブ型学習が樹状突起のどの位置で可能となるかを決定しうると考えられ,神経細胞が空間素子である特性を記憶情報処理にうまく利用している可能性を示唆するものである.
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