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マウス大脳バレル皮質錐体細胞において、2光子イメージングを用いたin vivoホールセル記録とカルシウムイメージングを行い、個々の感覚シナプス入力、すなわち洞毛からの感覚入力が、細胞内および樹状突起内においてどのように分布しているのかを直接可視化する。今年度は、同一の刺激に対して、個々のシナプス入力がどの程度の信頼性を示すのかを明らかにし、シナプス入力がシナプス後部スパインの形態やネットワーク活動とどのように相関しているかを明らかにすることを目的として実験を行なった。大脳体性感覚野バレル皮質の第2/3層錐体細胞からホールセル記録を行い、基底樹状突起においてカルシウムイメージングにより単一スパインレベルのシナプス入力を可視化し、自発活動および洞毛刺激に対する応答を記録した。自発活動および洞毛刺激誘発活動ともに、過去の電気生理学計測による第4層ニューロンの活動とほぼ一致したことから、観察された応答は第4層-第2/3層間結合の活動を正しく反映していると考えられた。スライス標本において、ケイジドグルタミン酸の光解除による単一スパイン内AMPA電流のマッピングやNMDA受容体を介したカルシウム流入のイメージングから、AMPA電流やNMDA電流およびカルシウムシグナルがスパインサイズと相関することが示され、また、シナプス可塑性によりスパインサイズが変化することが示されている。これらの事実は、スパイン形態とその変化がシナプス機能に関する重要な因子であることを意味していることから、現在、スパイン形態と反応率の関係や反応率の細胞内位置依存性について解析を進めている。
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