| 研究課題/領域番号 |
25430013
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| 研究機関 | 玉川大学 |
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研究代表者 |
塚元 葉子(藤原葉子) 玉川大学, 脳科学研究所, 嘱託研究員 (90209130)
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| 研究期間 (年度) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| キーワード | 脳波 / 大脳皮質 / 錐体細胞 / 線条体 / 中型有棘神経細胞 / インビボ / パッチクランプ / 無麻酔 |
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| 研究実績の概要 |
脳波とは大脳皮質神経細胞に発生するリズム性の電位変化を巨視的にとらえたものであり、その電位変化は「樹状突起に起こるシナプス後電位が集積されたもの」と教科書的には説明されているが、いまだその波形の成り立ちについての詳細は明らかにされていない。本研究課題では、無麻酔ラットの脳波を記録しながら、主に大脳皮質運動野錐体細胞と線条体中型有棘神経細胞の膜電位を、インビボホールセルパッチクランプ法を用いて記録し、運動時や覚醒無動時などにおける脳波と膜電位との連関を解明することを目的としている。
初年度（平成25年度）は覚醒ラット大脳皮質神経細胞からのホールセルパッチクランプ記録の技術改良と安定化に努め、無麻酔運動中のラットからコンピュータ解析に耐えうる時間長の膜電位記録ができるように研鑚した。次年度(平成26年度）は脳表面から3mm以上深い場所までガラス製パッチ電極を刺入し、線条体中型有棘神経細胞からの膜電位記録の安定化に挑戦した。さらに、記録に成功した中型有棘神経細胞が、大脳基底核運動制御神経回路のうち、直接路ニューロンなのか間接路ニューロンなのかを特定する目的で、間接路ニューロンに特異的に発現するプレプロエンケファリンと、記録ニューロンに注入したバイオサイチンとの二重免疫染色を試みた。膜電位記録を行っている時には必ず脳波を同時記録した。現在までのところ、コンピュータ解析による詳細な結果は出ていないが、動物の状態が変化した時に起こる脳波の変化にともない、各ニューロン膜電位の周波数や振幅、シナプス入力の大きさなどに顕著な変化が認められている。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
①研究代表者は無麻酔脳定位固定動物を用いたインビボホールセルパッチクランプ法にさらに習熟し、脳表面から1～2mmの大脳皮質錐体細胞へのパッチクランプなら、大脳皮質スライスパッチと同じ感覚で成功するようになった。
②覚醒動物が無動状態であるときに特徴的に出現するhigh voltage spindle(HVS)と、大脳皮質錐体細胞や線条体中型有棘神経細胞の膜電位が同期して振動することを確かめた。この膜電位振動の過分極がGABA作動性入力によるのかどうかを調べるために、高クロライドパッチ内液を用いた。もしクロライド平衡電位の上昇により膜電位の過分極が興奮性に転じたら、GABA入力の寄与が大きいと結論付けられる。しかし、現在までの実験からは、高クロライド内液でも低クロライド内液でも膜電位振動に大きな違いが見られていない。さらなる検討を要するが、GABA作動性介在細胞が錐体細胞や中型有棘細胞の膜電位を周期的に抑制するためにHVSのリズムが発現しているとは考えがたい、という結果が得られた。
③同志社大学・脳科学研究科・藤山文乃教授のご指導ご協力のもと、間接路ニューロンを特異的に染色する免疫組織学的実験を試み、バイオサイチンが注入された線条体中型有棘神経細胞の一部はプレプロエンケファリン陽性の間接路ニューロンであったことが示された。パッチ内液による細胞内液ウォッシュアウトに耐えてプレプロエンケファリンが染色されたのは大きな前進である。
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| 今後の研究の推進方策 |
平成27年度は、電気生理学および組織学実験データの取得・整理を行い、続いて連携研究者である玉川大学・脳科学研究所・礒村宜和教授のご指導ご協力を得て、パワースペクトル解析や相互相関関数など最適な周波数解析法を用い、脳波と個々のニューロン膜電位との連関を明らかにする予定である。これらの解析から、大脳皮質-基底核の運動制御に関わる神経回路構成ニューロンと脳波に発現するリズム活動の発生機序について考察したい。
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