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ニワトリ蝸牛神経核の大細胞核神経細胞は、核内で周波数局在性を示し周波数に応じて軸索起始部の長さが異なっている。この軸索起始部の可塑性機構を解明するために大細胞核を含むニワトリ胚脳幹切片培養を用いるが、実験を進める上で培養系での細胞の性質を理解することは大変重要であると考えて、主に電気生理学的な性質を調べた。培養系では周波数特性が消失していたが、持続的な脱分極により高周波数域の細胞でin vivo同様、低電位活性化型K+チャネル由来のK+電流が増大することを見出した。このK+電流の増大は電位依存性Ca2+チャネルを介した細胞内Ca2+濃度の上昇により起こること、Ca2+濃度の上昇は周波数域に限らず同程度起こることから、細胞内の情報伝達経路が周波数域毎の細胞で異なることが示唆された。よって、神経核内の細胞は領域によりもともとの性質が異なっており、神経活動が引き金となり機能分化が起こると考えられる。今年度は追加実験を行い、論文として報告した。また薬理学的実験によってK+電流の増大に関わる分子の探索を試みた。その結果アデニル酸シクラーゼが関与することを突き止めた。
これらの結果から軸索起始部の可塑性が脱分極による持続的なCa2+変化でも起こりうると考えた。実際、脱分極により高周波数域の細胞で軸索起始部が短くなった。また、培地中のK+をキレートすることで活動電位の頻度を上昇させても軸索起始部は短くなった。これらの結果は細胞全体あるいは局所のCa2+濃度の上昇が軸索起始部の可塑性に大きな影響を及ぼすことを示唆している。また昨年度の報告書に記載したようにチャネルロドプシンを用いた活動制御についても進めており、発現ベクターの構築とエレクトロポレーション法による大細胞核神経細胞への発現は確認している。今後は活動電位と軸索起始部の可塑性の関連についても調べて行きたいと考えている。
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