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神経回路が機能性を獲得するには、発達過程、特に生後直後の神経細胞の活性調節が必須である。近年の分子生物学を駆使した脳研究により、神経回路形成期の遺伝子発現パターンが明らかになりつつある。一方で、電気生理学的に、発達過程において神経細胞の電気的性質が大きく変化することがさまざまな神経細胞を対象とした研究で報告されている。しかしながら、これらの電気的性質の変化が、神経回路形成にどのように関与しているか、不明な点が多い。本研究の目的は、神経細胞の電気的性質の変化が、神経発達、神経回路形成にどのように関与しているかを明らかにすることである。
平成19年度は小脳スライス器官培養系を用いて、小脳顆粒細胞の発達における電気的性質変化の役割を検討した。まず、リポフェクションにより、GFP発現ベクターを導入し、小脳顆粒細胞を可視化し、正常な発達をするかどうか検討した。その結果、小脳穎粒細胞は、in vivoでの報告と同様に形態が変化したことから、正常な発達をすることが確認できた。次に、GFPで同定したそれぞれのステージの小脳穎粒細胞に対して、パッチクランプ法を用いて電気的性質を解析し、電気的性質の発達に伴う変化を明らかにした。そこで、電気的性質の変化のひとつ、静止膜電位の移行の役割を検討するため、静止膜電位の移行を阻害する条件下、小脳スライスを器官培養した。その結果、小脳顆粒細胞の発達が阻害されることが明らかになり、静止膜電位の移行が小脳穎粒細胞の発達・回路形成に必須であることがわかった。
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