レーザー光刺激法を利用したヒゲ入力遮断後のシナプス結合種特異的可塑性の解析

2010 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 20500358
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 木村 文隆 大阪大学, 医学系研究科, 准教授 (00202044)
• キーワード: バレル皮質 / 可塑性 / スパイクタイミング依存性可塑性 / 抑制性細胞 / 臨界期 / 視床皮質投射 / 4層-2/3層結合 / 生後第2週

研究概要

ホ乳類の感覚皮質には、発達期の一時期に入力依存性にシナプスの伝達効率を変え得る臨界期が存在し、遺伝的な枠組みの中で形成された神経回路は、臨界期中の神経活動に従ってさらに精緻に仕上げられていくことが知られている。このような可塑性発現のメカニズムは、学習や記憶の素過程と多くを共有していると考えられており、その解明には社会的にも大きな期待が寄せられているが、未だに不明な点が多い。本研究では、感覚遮断に伴う受容野変化の基盤となっているシナプス結合の変化のメカニズムを明確にすることを目的としている。
我々は、4層-2/3層間シナプスにおいて、これまで報告されていない新たなタイプのスパイクタイミング依存性可塑性(STDP)が、生後7日から生後14日以前に存在することを発見した。これはスパイク順序に関わらず、シナプス前後の細胞の時間的近接した活動によりLTPを起こすもので、LTDを欠落していることが特徴である。このLTDの欠落と入力依存性可塑性との関係を調べた。ヒゲ除去を行うと、そのヒゲを支配していた皮質領域では4層-2/3層間でスパイク発火順序の逆転が起こり、そのため4層-2/3層間でLTDが起きることが受容野変化の端緒と考えられている。もし、生後2週目にはLTDが欠落しているならば、ヒゲ除去によっても4層-2/3層間でLTDが起きなかった。

研究成果

• [雑誌論文] Fast activation of feedforward inhibitory neurons from thalamic input and its relevance to the regulation of spike sequences in the barrel cortex (2010)
  • 著者名/発表者名: Kimura, F., Itami, C., Ikezoe, K., Tamura, H., Fujita, I., Yanagawa, Y., Obata, K. and Ohshima, M.
  • 雑誌名: Journal of Physiology 巻: 588 ページ: 2769-2787
  • 査読あり
• [雑誌論文] Ephrin-A5 and EphA5 interaction induces synaptogenesis during early hippocampal development (2010)
  • 著者名/発表者名: Akaneya, et al
  • 雑誌名: PLoS One 巻: 5 ページ: e12486
  • 査読あり
• [学会発表] Characterization of bilateral spike timing dependent plasticity specifically appeared during the 2nd postnatal week at L4-L2/3 synapses in the mouse barrel cortex (2010)
  • 著者名/発表者名: Itami, C
  • 学会等名: 40th Annual Meeting of Society for Neuroscience
  • 発表場所: San Diego, USA
  • 年月日: 2010-11-14
• [学会発表] Characterization of STDP at L4-L2/3 and its development in the barrel cortex (2010)
  • 著者名/発表者名: 木村文隆
  • 学会等名: 第33回日本神経科学学会
  • 発表場所: 神戸
  • 年月日: 2010-09-04
• [学会発表] Developmental switch in the spike timing dependent plasticity at L4-L2/3 synapse in parallel with feedforward inhibition in the barrel cortex (2010)
  • 著者名/発表者名: 木村文隆
  • 学会等名: 第87回日本生理学会大会
  • 発表場所: 盛岡(招待講演)
  • 年月日: 2010-05-21