| 研究概要 |
本研究は,脊椎動物の前脳・中脳・後脳がそれぞれ分節に分かれる点に着目し,分節構造に基づいた機能的な回路の構築を調べることを目的としている.硬骨魚のゼブラフィッシュでは,後脳は吻尾軸方向に連なる7つの分節から成り立つ.発生初期に各分節に網様体脊髄路(RS)ニューロン群が生まれ,成魚に至っても分節構造を保つ.しかも,共通の形態学的特徴をもつ相同ニューロンが隣接する分節に繰り返された上で,互いに少しずつ機能が異なると考えられており,ニューロンの機能的分化のモデルとして注目される.後脳RSニューロン群の中で最大のマウスナー(M)細胞は,逃避運動の発現に決定的な役割を果たす.隣接する分節に存在する形態学的相同ニューロンも逃避運動の制御に寄与する.今回はM細胞とその相同ニューロン(あわせてMシリーズ)をそれぞれ駆動する感覚入力とその投射の発達について調べた.ゼブラフィッシュ稚魚の頭部に水流刺激を与え,尾の屈曲運動と同時にMシリーズニューロンのカルシウムイメージングを行い,以下の結果を得た.受精後5日(5dpf)以降のゼブラフィッシュでは,潜時の短い(6ミリ秒以下)逃避運動の発現には,聴神経の活動によってM細胞が発火することが必要である.頭部の皮膚を刺激しても逃避運動は誘発されるが,M細胞は発火せず運動の潜時は遅い.このときM細胞の相同ニューロン(MiD3cm)が活動する.M細胞からのホールセル記録により,耳胞(内耳の原器)からの聴神経が電気シナプスと化学シナプスを介してM細胞に結合することが示された.一方,受精後2日(2dpf)以前では聴覚入力による応答が記録されず,代わりに三叉神経から強い入力が見出された.また,2dpfでは脱分極に対してM細胞が相同ニューロンと同じようにバースト発火するのに対し,5dpfのM細胞は単発発火を示した.以上から,発達に伴ってM細胞への感覚入力投射が再編成されることと,M細胞の興奮性が変化することが示唆された.研究分担者の平田は,発生期の脊髄ニューロンでグリシン受容体がシナプスに凝集する過程をゼブラフィッシュ胚を用いて詳細に検討し,受容体クラスターが一過的に増加した後に安定することを見いだした.今後,活動依存的なクラスター選択が行われている可能性を検討する.高木は,脊椎動物神経伸長の主要な反発因子であるセマフォリンの受容体プレキシンの機能を,線虫の上皮細胞をモデルシステムに用いて調べ,セマフォリンシグナルを阻害するとmRNA翻訳が低下することを明らかにした.
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