中枢時計視交叉上核におけるシナプス伝達の機能的性質と役割の解明

中枢概日時計として機能する視交叉上核（SCN）内には、共発現する神経ペプチドによって分類される複数種のGABA作動性神経が群集している。個々の神経細胞は時計遺伝子の転写翻訳ループにより自律的に概日リズムを生じるが、各タイプの細胞が群内及び群間で接続して組織化されることにより、SCN回路は安定した時刻情報を生成し、外界の明暗リズムに対する同調機能を発現する。しかしながら、その回路の作動原理は未だ十分に解明されていない。本研究では、各神経タイプ間のGABA作動性伝達の機能的性質を調べ、明暗サイクルに対する同調作用や日長の符号化に関わる機能的役割を明らかにする。これまでに、AVP神経から特異的にGABA放出能を欠損させた遺伝子改変マウスを解析し、AVP神経がGABA伝達を介してSCN回路の神経活動を制御し、適切な時間帯に動物の行動をオン・オフに切り替える役割を果たすことを明らかにした。in vivoマルチユニット記録法によりSCN回路の神経活動を観察すると、正常マウスでは昼に高く、夜に低い単峰性のリズムを示すが、改変マウスは夜にもピークが現れる二峰性のリズムを示し、マウスの自発行動はその神経活動が減弱する谷間の時間帯に現れることが分かった。この現象は２種類の振動子が同相同期から逆相同期へ変遷する過程として類推することができる。そのため、細胞集団の活動ではなく、個々の神経細胞の概日リズムパタンを観察する必要性が高まった。そこで、成体マウスの脳スライス標本において、穿孔型多点電極アレーを用いた多点記録を行い、個々のSCN神経の電気的活動を計測した。実験では24～48時間連続して一つの細胞由来の活動電位を計測した。野生型マウスにおいては昼の時間に活動を高める細胞が多く観察される一方で、改変マウスにおいては新たに逆位相で活動する細胞群も多く出現することが観察された。

中枢概日時計として機能する視交叉上核（SCN）内には、共発現する神経ペプチドによって分類される複数種のGABA作動性神経が群集している。個々の神経細胞は時計遺伝子の転写翻訳ループにより自律的に概日リズムを生じるが、各タイプの細胞が群内及び群間で接続して組織化されることにより、SCN回路は安定した時刻情報を生成し、外界の明暗リズムに対する同調機能を発現する。しかしながら、その回路の作動原理は未だ十分に解明されていない。本研究では、各神経タイプ間のGABA作動性伝達の機能的性質を調べ、明暗サイクルに対する同調作用や日長の符号化に関わる機能的役割を明らかにする。これまでに、AVP神経から特異的にGABA放出能を欠損させた遺伝子改変マウスを解析し、AVP神経がGABA伝達を介してSCN回路の神経活動を制御し、適切な時間帯に動物の行動をオン・オフに切り替える役割を果たすことを明らかにした。in vivoマルチユニット記録法によりSCN回路の神経活動を観察すると、正常マウスでは昼に高く、夜に低い単峰性のリズムを示すが、改変マウスは夜にもピークが現れる二峰性のリズムを示し、マウスの自発行動はその神経活動が減弱する谷間の時間帯に現れることが分かった。この現象は２種類の振動子が同相同期から逆相同期へ変遷する過程として類推することができる。そのため、細胞集団の活動ではなく、個々の神経細胞の概日リズムパタンを観察する必要性が高まった。そこで、成体マウスの脳スライス標本において、穿孔型多点電極アレーを用いた多点記録を行い、個々のSCN神経の電気的活動を計測した。実験では24～48時間連続して一つの細胞由来の活動電位を計測した。野生型マウスにおいては昼の時間に活動を高める細胞が多く観察される一方で、改変マウスにおいては新たに逆位相で活動する細胞群も多く出現することが観察された。