アセチルコリンによるゲート機構:視床由来入力に対する促通効果

2000 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 12680794
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 木村 文隆 大阪大学, 医学系研究科, 助教授 (00202044)
• キーワード: ACh / バレル皮質 / ムスカリニック / ニコチニック / 入力由来依存性 / 皮質内由来入力 / 視床由来入力 / 光学的計測

研究概要

大脳皮質には前脳基底部よりアセチルコリン(ACh)含有繊維の密な投射を受けるが、皮質内情報処理をAChがどのように制御するかについては未だに不明な点が多い。研究代表者は以前に培養細胞を用いた実験において、AChがEPSP,IPSPをほとんどの例において抑制することを見いだした。さらに皮質視覚野では皮質内由来の興奮伝播がムスカリニック受容体を介して強く抑制されることを示してきた。本実験ではこの研究を更に発展させ、AChの効果が入力由来により全く異なる可能性を検討することを目的としている。本年度は視床-皮質標本を用いて皮質内での興奮伝播に対する作用について検討した。マウスの体性感覚野から視床との線維連絡を保った視床-皮質切片標本を作製する。この標本を用いると、視床を直接刺激できるため、視床刺激による皮質内の興奮伝播を観察することができ、視床刺激と皮質内刺激を比較することが可能となる。まず、視床刺激による皮質内興奮伝播を記録し、これに対するニコチン投与の効果を検討した。その結果、ニコチンの投与により4層での興奮伝播が有意に増強された。また増強作用はバレル領域のみならず、バレル間領域にも見られる傾向が認められた。これは、皮質内刺激による、皮質内興奮伝播に対するAChが抑制効果を持つことと対照的である。また、作用領域もニコチンによる興奮が4層を中心とする領域であるのに対し、AChによる抑制が主にII/III層、V,VI層であるのと対照的でもある。現在、ニコチン拮抗薬により、観察された促通効果が抑制されるかどうか、また、ACh投与による効果を検討中である。これより、AChは皮質内で入力の由来に応じてその効果が異なることが考えられる。つまり、前脳基底部由来のコリン作動性細胞は皮質細胞に対して、上行性繊維由来入力を皮質内由来入力に対して相対的に優位にする、いわば、ゲート機構として働くことが示唆される。

研究成果

• [文献書誌] Kumura,E.,Kimura,F.,Taniguchi,N.,and Tsumoto,T.: "Brain-derived neurotrophic factor blocks long-term depression in solitary neurones cultured from rat visual cortex."J.Physiology (London). 524. 195-204 (2000)
• [文献書誌] Kimura,F.: "Cholinergic modulation of cortical function : A hypothetical role in shifting the dynamics in cortical network."Neuroscience Research. 38. 19-26 (2000)
• [文献書誌] Taniguchi,N.,Takada,N.,Kumura,E.,Kimura,F.Tsumoto T.: "Actions of BDNF on evoked and spontaneous EPSCs dissociate with maturation of neurones cultured from rat visual cortex"J.Physiology (London). 527. 579-592 (2000)
• [文献書誌] Tsumoto,Taniguchi,Kimura,Kinoshita,Akaneya: "Slow synaptic reponeses and modulation,ed.K.Kuba,H.Higashida,D.A.Brown and T.Yoshioka"Springer,Tokyo. 455 (2000)