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Experience-dependent switch in mechanisms for inhibitory neurons in cortical circuits processing.

皮层回路处理中抑制性神经元机制的经验依赖性转换。

基本信息

批准号：
20K06869
负责人：
侯旭濱
金额：
$ 2.75万
依托单位：
Niigata University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2020
资助国家：
日本
起止时间：
2020-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

抑制性ニューロンは形態や機能により十種類以上の細胞種に分類され、特性に合わせて異なる情報伝達の分岐点として働く。すなわち、個々の経験によって抑制性ニューロンの分化に偏りが生じると、臨界期の回路形成や、後の情報処理に影響を与えると推測される。これまでに、抑制性ニューロンの多様な細胞種を規定する仕組みは分かっておらず、さらに分化に偏りが生じた際の弊害も明らかになっていない。これまでに、申請者は、生後に発現する抑制性ニューロンの新規形態分化因子を同定しており、神経樹状突起や軸索伸長のアクチン細胞骨格制御因子の動きを超高解像で可視化に成功した。また、脳深部の単一細胞に遺伝子を導入する方法を開発し、経験依存的な仕組みを分子発生学の視点から解明した。抑制性ニューロンの特性の変化は、双極性抑制性ニューロンを増加させ、臨界期だけでなく視覚の情報処理にまで広く影響を与えると推測される。本研究において申請者らは、新規アクチン重合因子がPV細胞の多極性樹状突起の特性の獲得に必須であることを見出した。このアクチン重合因子を欠損させると、PV細胞の形態特性（多極性）が、他の抑制性ニューロンの形態特性（双極性）に転換される。この際、電気生理学解析（whole-cell パッチクランプ法）を行うと、PV細胞の機能特性（低い入力抵抗）が、他の双極性抑制性ニューロンの機能特性（高い入力抵抗）に転換されることが分かった。加えて、新規アクチン重合因子の作用メカニズムを超解像度顕微鏡により解析することにより、この因子の細胞内での局所的な蓄積が、アクチン重合を促し、蓄積した部位からの突起の伸長を誘導することを観察した。さらに、抑制性ニューロン樹状突起の形態変化による視覚弁別能力の向上を見出した。本研究において、生後における経験依存的な抑制性ニューロンの形態・機能形成に基づく局所回路及び情報処理の様式について明らかにする。

Inhibitory cell morphology and function are classified into more than ten cell species, and characteristics are combined into different information. The influence of the critical period on the formation of circuits and the post-processing of information can be inferred. This kind of inhibition is caused by multiple cell species. The applicant successfully visualized the inhibitory, postnatal development, new morphological differentiation factors, dendritic processes, axonal elongation, and cellular bone regulatory factors in hyperresolution. A method for introducing a gene into a deep cell has been developed, and the molecular biology perspective of a cell-dependent gene has been clarified. The characteristics of the inhibitory phase change, bipolar inhibitory phase change, critical phase change and information processing are discussed. In this study, the applicant proposed a new set of coincidence factors for the acquisition of polypolar dendrites in PV cells. The morphological characteristics of PV cells (polypolarity) and their inhibitory characteristics (bipolar) are changed. In this case, the electrophysiological analysis (whole-cell method) is carried out, and the functional characteristics of PV cells (low-medium-force resistance) and other bipolar inhibitory cells (high-medium-force resistance) are changed. The role of super-resolution microscopes in determining the accumulation, accumulation, and elongation of local sites of these factors was investigated. The morphological changes of inhibitory dendrites and the ability of visual discrimination were revealed. This study focuses on the formation of basic information loops and information processing patterns in the form of inhibitory information.