昆虫単一神経細胞における入力部位マッピングと細胞内マルチサイトレコーディング

2000 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 12048220
• Research Institution: Saitama Medical University
• Principal Investigator: 小川 宏人 埼玉医科大学, 医学部, 講師 (70301463)
• Keywords: 昆虫 / 神経細胞 / 樹状突起 / FM1-43 / 共焦点レーザ走査型顕微鏡 / カルシウムイメージング / Oregon Green 488 BAPTA-1 / 機械受容器

Research Abstract

昆虫単一細胞内の局所的演算機能を明らかにするために、コオロギ気流感覚処理系において、様々な方向からの気流刺激に特異的に応答する1次感覚ニューロンが各巨大介在ニューロン(giant interneuron)の樹状突起のどの部位にシナプス入力しているかを調べた。まずコオロギの最終腹部神経節を露出させ、20μMのFM1-43存在下で尾葉神経束に電気刺激を行ったあと、神経節を摘出して共焦点レーザ顕微鏡で色素取り込みを観察した。その結果、尾葉から伸びる第8神経束から求心性神経線維とその神経終末と思われる構造がFM1-43によって強く染色された。特に正中線を挟んで左右対称に3対の部位に強い蛍光が見られ、それぞれ神経節表面から100〜140μmの深さに直径約100μmの領域で広がっていた。しかしながら気流刺激によるFM1-43の特異的な取り込みは観察できなかった。
そこでgiant interneuronにOregon Green488BAPTA-1を注入し、6方向からの気流刺激に伴う細胞内Ca濃度変化をIntensified-CCDカメラで光学的に計測した。その結果から各樹状突起における方向感受性マップを作製したところ、どの樹状突起においても基本的には膜電位応答のマップに従うが、部位毎に他の部位よりも感受性の強い刺激方向が存在した。すなわち、特定の方向からの気流刺激を受容する1次感覚ニューロン群は、その刺激方向に他の部位よりも高い感受性を示した樹状突起上に入力していると考えられる。したがってPostsynap-tic sitesにおけるカルシウムイメージングによりシナプス入力部位を推測できることが示唆された。

Research Products

• [Publications] Hiroto Ogawa: "Spike-dependent calcium influx in dendrites of the cricket giant interneuron."Journal of Neurobiology. 44. 45-56 (2000)
• [Publications] Hiroto Ogawa: "Dendritic calcium accumulation regulates wind sensitivity via short-term depression at cercal sensory-to-giant intemeuron synapses in the cricket."Journal of Neurobiology. 46. 301-313 (2001)
• [Publications] Hiroto Ogawa: "Dendritic calcium increase induced by combination of antidromic spikes and EPSPs in the cricket giant interneurons."Society for Neuroscience Abstracts. 26. 1901 (2000)
• [Publications] 小川宏人: "神経細胞機能をイメージングする-カルシウム・NO・シナプス活性-"比較生理生化学. 17. 211-214 (2000)