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本研究課題は、神経回路再編のメカニズムを形態学的、特に超微形態学的に解析することを目的に研究を行った。視覚野神経可塑性を神経回路再編のモデルとして用い、神経可塑性の変化を単一ニューロン上に分布する全スパインを網羅的に解析した。単眼遮蔽に伴う視覚入力バランスの差異を受けた視覚野内ニューロンを可視化するために、c-Fosを用いたActivity Mapping 法を併用し、Zif268やCREBのリン酸化、またFosBをターゲットに検討した。その結果、視覚野内ニューロンは視覚入力の差異を早期から感受していることを明らかにした。それゆえ、単一スパインから多数のスパインを伴った入力変化が短時間で引き起こされているものと示唆された。
そこで、視覚野４層の入力変異を感受したニューロンを単離し、電子顕微鏡を用いてシナプス結合の変化を解析した。その結果、Basal dendriteにおけるスパインに入力変化開始から経時的に形態変化が引き起こされていることを明らかにした。スパインの形態変化は、視覚入力が増強されたスパインでまず膨化と腫脹が起こった。その後、シナプスにおけるPSD部位の面積増加が引き起こされた。スパイン数の増加はその後に引き起こされた。一方、入力が減少されたスパインでの形態変化は有意に認められなかったが、時間経過に伴ってスパイン数の減少が認められた。形態変化が引き起こされたスパインの割合と神経活動との相関を解析し、今後の研究の発展に寄与する結果を得た。
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