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。

Ahead of cortical function を 発 now す る important な tectonic で あ る, ト ッ プ ダ ウ ン projection と vibration generated circuit を ニ ュ ー ロ ン タ イ プ か ら ボ ト ム ア ッ プ に understand す る た め に, the following の be 験 line, parse を っ た. (1) Secondary motor field (M2) する ら primary motor field (M1)へ projection する final 脳 projection (IT) cellular <s:1> polymorphism: こ れ ま で に, M2 か ら M1 の 1 layer へ の axon terminal が 5 layer pyramidal cells dendritic protrusions タ フ ト へ シ ナ プ ス す る こ と や, M2 か ら M1 へ ト ッ プ ダ ウ ン projection す る pyramidal cells は three layer と 5 に に あ る こ と を Ming ら か に し た. This year, the projection patterns of た, M2 <s:1> 5-layer IT cells <s:1> M1 <e:1> 1-layer cells を analysis た. Of five layer IT cells に sentaku に Cre を 発 now す る heritage 伝 child change - マ ウ ス を with い て 蛍 light logo し た M2-5 layer IT cells の axon は に 1 layer し て い た. M1 cortical surface に backlight sex ト レ ー サ ー を applicable す る と, M2 の 5 layer IT cells の 6 cut ほ ど が logo さ れ, 5 IT cells neuraxial の layer distribution に multiple others が あ る こ と が exam え ら れ た. Planning to write a factor の つ で あ る ER81 IT (ETV1) が 5 layer cells の a に 発 now し て い た の で project, 1 layer と ER81 発 is の masato is を adjustable べ た. Youdaoplaceholder0 そ results: M1 layer 1 へ projects する layer 5 IT cells がER81を shows する する とが とが score った った. (2) The vibration generation circuit <s:1> of the anterior cortex is determined as follows: こ れ ま で に, ahead of five layers of the cortex pyramidal cells の サ ブ タ イ プ で あ る cone road (PT) cells を vibration component の な い gradually raised light stimulate で sentaku に excited さ せ る と, ベ ー タ / ガ ン マ 帯 domain の vibration が lead き up こ さ れ, こ の 発 lure に は パ ル ブ ア ル ブ ン FS cells と の combining が necessary で あ る こ と を see つ け た. こ れ ま で に Ming ら か に し た, ahead of five layers of the cortex の PT, IT, FS cells の の between the characteristics of internal cause, same between heterogeneous chemical シ ナ プ ス, FS cells の electric 気 combination properties を make っ て, bureau circuit モ デ ル を as っ た. こ の モ デ ル loop で を PT cells gradually raised to stimulate す る と ベ ー タ / ガ ン マ が vibration induced 発 さ れ た の に し seaborne て, IT cells stimulate で は vibration が up こ ら な か っ た. The vibration of the anterior cortex induces におけるPT cells <s:1> the importance of が experiments に に computational theory に における Ming ら ら になった になった.

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