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前頭皮質のGABA作働性回路の特質を明らかにするため、(1)GABAニューロンのサブタイプごとのシナプス結合の特徴、(2)アセチルコリンのGABAニューロン・シナプス電流への作用、(3)皮質同期的活動時のタイプごとの発火様式を検討した。
(1)サブタイプの一つであるFS細胞は、樹状突起、細胞体、スパインにシナプスを作っていたのに対して、マルティノッティ細胞は、主に細い樹状突起やスパインに結合していた。FS細胞とダブルブーケ細胞のシナプス結合面積は、後シナプスの樹状突起の大きさに比例して大きくなり、マルティノッティ細胞のシナプス面積は、後シナプスのスパインの大きさに応じて大きくなる傾向があった。
(2)コリン作働性のアゴニストであるカルバコールやムスカリンは皮質細胞のGABA作働性電流の頻度を上昇させ、増加の時間的パターンには二種類あることがわかった。一つはアゴニストを与えている間、増加した抑制性電流がほぼ一定頻度で出現するもので、もう一つは抑制性電流が0.2ヘルツで周期的に増大するものである。近傍にある二個の皮質細胞の周期的増加は、バーストの開始や終了はずれることがあるがほぼ同期していた。皮質の抑制性ニューロン群には、興奮性ニューロンとは独立に0.1から0.3ヘルツのリズムをつくる機構が皮質内に内在的にあるとことが分かった。さらにGABA細胞のサブタイプであるソマトスタチン細胞が、ムスカリンによって内在的な性質でこの0.2ヘルツでリズムを作ることができることを明らかにした。
(3)グルタミン酸の受容体のうち、NMDA受容体を刺激することで、錐体細胞の相互結合によって作られる0.1ヘルツと10ヘルツの興奮性電位のリズムを引き起こすことができた。この二つの興奮性リズムにおいては、錐体細胞、ソマトスタチン細胞、パルブアルブミン細胞はそれぞれ特徴的な発火パターンを示した。
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