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本研究では、2光子励起GABA活性化法を新たに開発し、これをラット大脳の興奮性細胞に適用し、単一シナプスレベルでの機能的GABA受容体の細胞全体にわたるマッピングを行い、単一抑制性シナプス後部の機能.形態を明らかにすることを目的とした。ケイジドGABAであるCDNI-GABAの2光子励起活性化法によって、シナプス前終末からのGABA放出によるGABA受容体シナプス電流とほぼ同じキネティックスをもつGABA受容体電流を得ることができ、その空間解像度は光軸に対しておよそ2μmであった。これを用いて、GABA受容体の3次元機能マッピングを行い、細胞体付近および細胞体近傍の樹状突起の膜上に沿ってGABA受容体のホットスポットが点在していること、GABA受容体のホットスポットがグルタミン酸受容体のホットスポットと異なること、軸索起始部においても機能的GABA受容体が存在することを明らかにした。また別のケイジドGABAであるDCAC-GABAとケイジドグルタミン酸CDNI-Gluとを併用する方法を開発した。この方法によって細胞体に存在する抑制性シナプスをケイジドGABAによる2光子励起法で刺激し過分極を誘発させると、ケイジドグルタミン酸を多数のシナプスで2光子刺激して誘発された大きな脱分極の細胞体への伝播を抑えて活動電位誘発を阻害できることを再現よく繰り返すことが出来るようになった。さらにこれらの方法を発展させることで、樹状突起枝ごとの興奮性伝播を抑制性シナプス入力で抑制できること、樹状突起枝分岐地点での抑制性シナプス入力はより大きな興奮性伝播抑制能力を持つことなどが明らかになってきた。
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