| 研究課題/領域番号 |
16K08493
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| 研究機関 | 名古屋大学 |
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研究代表者 |
山田 玲 名古屋大学, 医学系研究科, 助教 (70422970)
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| 研究期間 (年度) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| キーワード | 樹状突起 / シナプス / 同時検出 / 音源定位 |
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| 研究実績の概要 |
樹状突起は神経細胞における計算過程の中心的な役割を担うと考えられているが、その形態や電気的特性と生体機能発現との関係は明確でないのが現状である。本研究では左右の音入力の同時検出器として働く事で両耳間時差検出を行うトリ層状核（NL）神経細胞を対象に、その樹状突起局所におけるシナプス入力の統合過程を詳細に解析する。
これまでに、長い樹状突起を持つ低周波数領域の細胞（LF細胞）では興奮性シナプスが主に樹状突起遠位部の細い分枝に集中していることを明らかにしてきた。このような遠位部へのシナプス入力は時間経過を保ちながら大きく減衰して細胞体に届くことも分かった。さらに興味深い事には、この減衰過程には受動的なケーブル特性だけでなく、樹状突起局所での脱分極も大きく関与していることが示唆された。そこで今年度は、LF細胞における特徴的な樹状突起形態およびシナプス分布が細胞体へ届く電位を入力強度依存的に調節する機構として働くのではないかと考え実験を行った。
グルタミン酸アンケージングによる局所刺激を行う際、レーザー強度を段階的に変化させる事で細胞体に届くシナプス電位がどのように変化するかを調べた。遠位を刺激した場合、入力強度が増加しても細胞体に届く電位はあまり増加しなかった。カリウムチャネル阻害下で同様の実験を行ったところ、遠位を刺激した時に細胞体で記録される電位は増加し、その増加は刺激強度が強いほど大きかった。このことから遠位樹状突起での減衰過程は入力強度依存的であり、これには局所でのカリウムチャネルの活性化が関わっていることが示唆された。次年度は選択的阻害剤を用いることでこの減衰過程に関わるカリウムチャネルのサブタイプを特定するとともに、解剖学的手法を用いてシナプス入力の樹状突起上での空間分布を詳細に調べる予定である。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
グルタミン酸アンケージングを用いた実験により、樹状突起局所におけるシナプス統合の入力強度依存性およびカリウムチャネルの関与を示す事ができた。しかしながら当初に予定していた、解剖学的手法を用いたシナプス空間分布の検討を行うまでには至らなかったことから、以上の様な自己評価とした。
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| 今後の研究の推進方策 |
グルタミン酸アンケージングを用いた実験を選択的阻害剤存在下で行う事で、局所樹状突起におけるシナプス減衰過程に関わるイオンチャネルを特定する。またガラス電極を用いた単一線維刺激によって１本の投射線維によるシナプス入力強度を把握する。音の強さ情報は活動する蝸牛神経核の数としてコードされることから、この実験により減衰過程の強度依存性を実際の音入力の強度変化と関連づけて理解することができると考える。
またこれまでの結果を解剖学的に確認する実験も行う。具体的には電子顕微鏡を用いて連続切片を撮影し、樹状突起およびそれに付着するシナプス終末を再構築する。それを用いてシナプス密度を細胞体からの距離および樹状突起の太さの関数で解析する。またウイルス等により単一投射線維を可視下する手法も試みる。
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