長軸へ拡張した海馬神経回路解析

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海馬の神経回路研究は、スライスとしての回路イメージが先行し、本来長い構造であることは見落とされている。しかし、海馬には長軸方向へ長く伸びる軸索が存在する。これは解剖学上の発見にとどまっており、長らく生理的な伝達のパターンや機能は未解明であった。本研究は、海馬長軸に伸びる投射が興奮性優位な伝達であることに着目している。すなわち長軸方向に沿った投射は遠くなるほどに興奮性を強める傾向にある。その背景には抑制を担うGABA細胞とのシナプス結合に選択性があり、海馬長軸方向の遠位に伸びる軸索ほどGABA細胞と結合していないという仮説を立てている。そして、この結合様式を電気生理学・生化学・形態学の手法を用いて多角的に精査すること、また、海馬を長い構造と見立て、得られたデータに基づく活動伝播シミュレーションで海馬長軸投射の回路パターンの意義の解明を目的としている。本年度は、背側から腹側にかけて海馬CA1のGABA細胞を赤色蛍光タンパク質で標識し、パッチクランプ記録を行った。背側海馬CA3からの軸索がチャネルロドプシンで標識されており、光刺激によって遠い細胞同士の投射関係であってもシナプス結合応答を測定することが可能である。この手法を用いて、投射の起点となる背側海馬CA3からの長軸に沿った距離依存的なシナプス結合傾向を測定した。海馬の長軸方向の投射は、長軸の距離が延びるほどGABA細胞への興奮性応答を減らしており、申請時の仮説を裏づける結果が得られた。