新皮質運動野におけるトップダウン入力と局所振動の機能連関

新皮质运动皮层自上而下输入与局部振动之间的功能关系

• 批准号: 20H03359
• 负责人: 川口 泰雄
• 金额: $ 11.15万
• 依托单位: Tamagawa University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 财政年份: 2020
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2020-04-01 至 2023-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20H03359/
• 关键词: 前頭皮質; 錐体細胞; 運動学習; 皮質間投射; 光顕電顕相関; FS細胞; 振動; GABA

前頭皮質機能を発現する重要な構造である、トップダウン投射と振動生成回路をニューロンタイプからボトムアップに理解するために、以下の実験・解析を行った。(1) 二次運動野(M2)から一次運動野(M1)へ投射する終脳投射(IT)細胞の多様性: これまでに、M2からM1の１層への軸索終末が5層錐体細胞樹状突起タフトへシナプスすることや、M2からM1へトップダウン投射する錐体細胞は主に3層と5層にあることを明らかにした。本年度は、M2の5層IT細胞のM1の1層投射様式を解析した。5層IT細胞に選択的にCreを発現する遺伝子改変マウスを用いて、蛍光標識したM2-5層IT細胞の軸索は1層に分布していた。M1皮質表面に逆光性トレーサーを適用すると、M2の5層IT細胞の6割ほどが標識され、5層IT細胞軸索の層分布に多様性があることが考えられた。転写因子の一つであるER81(ETV1)が5層IT細胞の一部に発現していたので、1層投射とER81発現の関係を調べた。その結果、M1の1層へ投射する5層IT細胞がER81を発現することが分かった。(2) 前頭皮質の振動生成回路の同定: これまでに、前頭皮質5層錐体細胞のサブタイプである錐体路(PT)細胞を振動成分のない漸増光刺激で選択的に興奮させると、ベータ/ガンマ帯域の振動が引き起こされ、この誘発にはパルブアルブンFS細胞との結合が必要であることを見つけた。これまでに明らかにした、前頭皮質5層のPT、IT、FS細胞の内因的特性、同種間・異種間の化学シナプス特性、FS細胞の電気結合特性を使って、局所回路モデルを作った。このモデル回路でPT細胞を漸増刺激するとベータ/ガンマ振動が誘発されたのに対して、IT細胞刺激では振動が起こらなかった。前頭皮質の振動誘発におけるPT細胞の重要性が実験的にも計算論的にも明らかになった。

The important structure of anterior cortex function development is: projection, vibration generation circuit, understanding, and analysis. (1)The diversity of the terminal projection (IT) cells from the secondary motion field (M2) to the primary motion field (M1): the axonal terminal of the first layer of M1 and the axonal terminal of the second layer of M2 and the axonal terminal of the fifth layer of pyramidal cells. This year, M1 and M2's 5-layer IT cells were analyzed. 5 layers of IT cells selected from the Cre to change the use of light identification, M2-5 layers of IT cells axons to 1 layer of distribution M1 cortical surface is reflective, M2 has 5 layers of IT cells and 6 layers of IT cells are labeled, 5 layers of IT cells axonal layer distribution is diverse. The relationship between ER81 (ETV1) and ER81 is modulated by the expression of one part of 5-layer IT cells and the expression of 1-layer IT cells. As a result, the first layer of M1 is projected to the fifth layer of IT cells, and the second layer of ER81 is projected to the third layer. (2)The identification of vibration generation circuit in anterior cortex: the excitation of vibration components in pyramidal pathway (PT) cells of 5 layers of anterior cortex by gradual light stimulation, the induction of vibration in pyramidal pathway (FS) cells, and the necessary combination. The characteristics of PT, IT and FS cells in the five layers of the anterior cortex, the chemical characteristics between species and species, and the electrical binding characteristics of FS cells are discussed. This circuit stimulates PT cells gradually and causes vibration. The importance of PT cells in the anterior cortex induced by vibration is discussed in detail.

项目成果

Morphological and neurochemical characterization of electrophysiologically identified cells

电生理学鉴定细胞的形态学和神经化学特征

• DOI: 10.1007/978-1-0716-1522-5_24
• 发表时间: 2021
• 期刊: Neuromethods
• 作者: Hayashi-Takagi A;Kubota Y
• 通讯作者: Kubota Y

ラットの大脳皮質細胞へのシナプス入力特性

大鼠大脑皮层细胞突触输入的特征

• 发表时间: 2021
• 作者: 窪田芳之、畑田小百合、山口登、Alsayed A Mohamed;田中康裕、川口泰雄
• 通讯作者: 田中康裕、川口泰雄

非錐体細胞の樹状突起へのシナプス入力特性

非锥体细胞树突突触输入的特征

• 发表时间: 2021
• 作者: 窪田芳之;川口泰雄
• 通讯作者: 川口泰雄

Experience-dependent actin organization specifies dendritic properties in cortical interneurons

经验依赖性肌动蛋白组织指定皮质中间神经元的树突特性

• 发表时间: 2021
• 作者: X. HOU;M. MORISHIMA;J. SUGI;K. SAKIMURA;Y. KAWAGUCHI;S. SUGIYAMA
• 通讯作者: S. SUGIYAMA

前頭皮質5層錐体細胞の皮質間投射多様性

额叶皮质第 5 层锥体细胞的皮质间投射多样性

• 发表时间: 2021
• 作者: 任翔フン;植田禎史;大塚岳;田中康裕;川口泰雄
• 通讯作者: 川口泰雄