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長期増強現象誘導に伴う海馬神経細胞の樹状突起部位のケーブル特性の変化の解析

长时程增强现象诱导引起的海马神经元树突电缆特性变化分析

基本信息

批准号：
09780741
负责人：
高木博
金额：
$ 1.34万
依托单位：
Shinshu University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
财政年份：
1997
资助国家：
日本
起止时间：
1997 至 1998
项目状态：
已结题

项目摘要

数千・数百億の神経細胞から構成される脳は、認知、思考、感情、意思といった複雑な高次機能をつかさどる器官であると古くから考えられてきた。特に海馬体(hippocampus)は記憶をつかさどる部位として多くの研究者たちにより研究されてきた。そして海馬の特定のシナプスを繰返し電気刺激すると、刺激の応答が長期に渉って増大するという長期増強(LTP=Long-Term Potentiation)が報告されている。また、Hebbは「細胞間の信号の交信は、同時に発火した細胞間でシナプス結合が強化され細胞が集団化することで生じ、これこそが学習や記憶の細胞レベルの機序であるという」、ヘップ則を提案した。海馬のCA1領域のLTPはこのヘップ則に従うものであり、そのためLTPは学習・記憶の電気生理学的モデルであると信じられている。LTPの生理学的実体については「サイレントシナプス説」に見られるようにシナプス部位の限局した変化であると考えられてきた。ところが、E-S potentiationのようにシナプス部位の限定した変化だけでは説明し得ない現象も存在している。そこで、本研究では樹状突起の信号伝達特性の指標として「ケーブル特性」を用いLTP誘導に伴う、その変化について検討した。高頻度電気刺激によりLTPを誘発し、CA1錐体細胞の樹状突起沿いに配置した多点電極からEPSPを記録することにより樹状突起の電気的特性を解析した。8×8個のガラス基板上に配置した多点電極から細胞外記録を行い、シナプス入力部位の近位と遠位でEPSP勾配の変化を求め、電気緊張的距離で減少していく過程をLTP形成の前後で検討した。その結果、海馬CA1錐体細胞の樹状突起では、高頻度刺激に伴う長期増強現象の発生により樹状突起でのケーブル特性変化は空間定数の増加をもたらし、信号伝達特性が上昇することが示された。即ち海馬CA1錐体細胞の樹状突起では、高頻度刺激に伴う長期増強現象の発生により樹状突起でのケーブル特性は空間定数の増加をもたらし、信号がより遠方まで伝わるようになった。更に長期増強により増大したEPSPは、樹状突起全体で一様に増大するのではなく、シナプス伝達の増強が起きたシナプス部位よりも遠位でその程度が大きかった。

Tens of billions of neurons make up the organs of cognition, thought, emotion, meaning, etc. In particular, the hippocampus is the site of memory that many researchers have studied. In addition, long-term Potentiation (LTP) is reported for hippocampus specific potentiation and Long-Term Potentiation. Hebb, Hebb, Hebb. LTP in the CA1 field of the hippocampus is the key to the electrical physiology of learning and memory. The physiological reality of LTP is that it is difficult to define the position of LTP. E-S potentiation is a phenomenon that can be explained by the limitation of the position of E-S potentiation In this study, the indicators of signal transmission characteristics of dendrites were investigated by using LTP induction and transformation. Analysis of electrical properties of dendrites induced by high frequency electrical stimulation and arranged along the center of CA1 pyramidal cells 8×8 multi-point electrodes are arranged on the substrate, and extracellular recording is performed. The distance between the proximal and distal positions of the input force is reduced. The process of LTP formation is discussed. The results showed that dendrites of hippocampal CA1 pyramidal cells increased with high frequency stimulation, and the number of dendrites changed with long-term enhancement increased, and the signal transmission characteristics increased. That is, the dendrites of CA1 pyramidal cells in hippocampus are stimulated with high frequency, accompanied by the development of long-term enhancement phenomenon, and the dendrites are characterized by the increase of spatial fixed number, and the signal is transmitted from the distance. In the long term, the EPSP increases in size, and the dendrites increase in size.