シナプス前細胞と後細胞の同時記録による皮質抑制性シナプスの可塑性の研究

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大脳皮質視覚野は神経活動に依存してその動作特性を適正化することが知られており、入力特異的に誘発されるシナプス伝達効率の変化がその基礎過程として考えられている。しかしながら、大脳皮質は他の領野と比較してその神経回路が複雑であるため、細胞種を同定してそれぞれのシナプスにおける可塑性を調べた研究はあまり報告されていない。本研究では発達期のラット視覚野の切片標本を作成し、入力の種類を同定したシナプスにおける可塑性について検討した。近赤外線照明とCCDカメラを備えた顕微鏡で切片上のニューロンを観察することによって錐体細胞を同定し、その細胞からホールセル・パッチクランプ法を用いて興奮性シナプス後電位及び抑制性シナプス後電位を記録した。抑制性ニューロンを高頻度発火させシナプス強度が変化するかを調べた。その結果、高頻度入力に伴いグルタミン酸受容体のサブタイプのひとつであるNMDA受容体が活性化されると抑制性シナプス伝達効率の長期抑圧が誘発された。一方、1Hzの低頻度刺激に同期してシナプス後細胞を脱分極させた場合は興奮性シナプスの長期増強が見いだされた。このようなシナプス前細胞とシナプス後細胞のペアリング刺激による興奮性シナプス長期増強の誘発にもNMDA受容体の活性化が必要であった。トレーサーを記録細胞に注入し、電気生理学的実験終了後に細胞内染色を行い、記録細胞を形態的に同定した。以上の実験により視覚野において入力の頻度やパタンによって異なるシナプスの可塑性が誘発されることが示唆される。