カルシウムイメージング法を用いた大脳皮質視覚野神経回路網の解析

钙成像法分析大脑皮层视觉皮层神经网络

• 批准号: 10780509
• 负责人: 安田 浩樹
• 金额: $ 1.28万
• 依托单位: Osaka 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: 1998
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1998 至 1999
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-10780509/
• 关键词: カルシニューリン; P-ARII; 長期抑圧; 低頻度刺激; 視覚野; 蛍光顕微法; パッチクランプ法; スライス標本

シナプス伝達の長期抑圧は、大脳皮質や海馬の入力依存的神経回路形成のメカニズムの一つであると考えられている。長期抑圧の誘発には、シナプス入力によって増加したカルシウムが蛋白脱リン酸化酵素・カルシニューリンを活性化することがが必要であることが示唆されている。最近東京薬大の工藤らによって開発された蛍光カルシニューリン指示薬P-ARIIを用いて長期抑圧誘発中のカルシニューリン活性を可視化することにした。大脳皮質視覚野スライス標本のII/III層錐体細胞にパッチ電極からP-ARIIを負荷し、IV層に刺激電極から低頻度刺激(1Hz15分)を与えた。約半数の細胞において、低頻度刺激中に細胞全体に蛍光上昇が観察された。、また少数の細胞で尖頭樹状突起の局所に強い蛍光上昇を観察したが、これはシナプス後部でシナプス入力によって直接カルシニューリンの活性化が起こった可能性がある。もう一つの特徴として、刺激を開始してから蛍光が上昇するまで、平均数分の潜時があることである。つぎにこの蛍光上昇がカルシニューリン活性上昇に依存したものであるかを確認するために、細胞にカルシニューリン阻害剤を負荷して蛍光変化を観察した。FK506,カルシニューリン自己阻害ペプチドを負荷した細胞では、蛍光上昇が見られなかったので、PARIIの蛍光上昇はカルシニューリンの活性を反映したものであることが示唆された。また長期増強を誘発するシータバースト刺激では、平均して有意な蛍光上昇は観察されなかった。カルシニューリンの活性化にはシータバースト刺激のような強くて短い刺激より、低頻度刺激のような弱くても長期にわたる刺激の方が有効であることがわかった。さらに、長期抑圧を誘発するのに長期にわたる刺激が必要な理由の一つとして、カルシニューリンが十分に活性化するのに時間がかかる可能性が示唆された。

シ ナ プ ス 伝 da の long-term suppression 圧 は, big 脳 や hippocampus cortex の dependent god 経 into force loop formation の メ カ ニ ズ ム の a つ で あ る と exam え ら れ て い る. Long-term suppression 圧 の 発 lure に は, シ ナ プ ス に into force よ っ て raised plus し た カ ル シ ウ ム が protein リ off ン acidification, enzyme カ ル シ ニ ュ ー リ ン を activeness す る こ と が が necessary で あ る こ と が in stopping さ れ て い る. Recent Tokyo 薬 big の kudo ら に よ っ て open 発 さ れ た 蛍 light カ ル シ ニ ュ ー リ ン instructions 薬 P - ARII を with い て long-term 圧 発 lure suppression の カ ル シ ニ ュ ー リ ン active を visualization す る こ と に し た. Big 脳 visual cortex 覚 wild ス ラ イ ス specimen の II/III layer pyramidal cells に パ ッ チ electrode か ら P - ARII し を load, IV layer に stimulating electrode か ら low frequency stimulation (1 hz15) を with え た. About half of the <s:1> cells にお にお て て, and in low-frequency stimulation, the overall に蛍 light of に cells rises が観 to された. Minority の cells, ま た で pointed dendritic protrusions の bureau に strong い 蛍 light up を 観 examine し た が, こ れ は シ ナ プ ス rear で シ ナ プ ス に into force よ っ て directly カ ル シ ニ ュ ー リ ン の activeness が up こ っ た possibility が あ る. も う a つ の, 徴 と し て, stimulating を began し て か ら 蛍 light rising が す る ま で, average の snorkeling が あ る こ と で あ る. つ ぎ に こ の 蛍 light up が カ ル シ ニ ュ ー リ ン activity rise に dependent し た も の で あ る か を confirm す る た め に, cell に カ ル シ ニ ュ ー リ ン resistance against tonic を load し て 蛍 light - the を 観 examine し た. FK506, カ ル シ ニ ュ ー リ ン their resistance against ペ プ チ ド を load し た cells で は rise, 蛍 light が see ら れ な か っ た の で, PARII の 蛍 light up は カ ル シ ニ ュ ー リ ン の active を reflect し た も の で あ る こ と が in stopping さ れ た. ま た strong long-term rights を 発 lure す る シ ー タ バ ー ス ト stimulus で は, average し て intentionally な 蛍 light up は 観 examine さ れ な か っ た. カ ル シ ニ ュ ー リ ン の activeness に は シ ー タ バ ー ス ト stimulus の よ う な strong く て short い stimulus よ り, low frequency stimulation の よ う な weak く て も long-term に わ た る stimulus の party が have sharper で あ る こ と が わ か っ た. さ ら に, long-term suppression 圧 を 発 lure す る の に long-term に わ た る stimulus が な necessary reason to の つ と し て, カ ル シ ニ ュ ー リ ン が very に activeness す る の に time が か か が る possibility in stopping さ れ た.

项目成果

H.Yasuda,et al.: "Localized contribution of N-Methyl-D-aspartate receptros to synaptic input-induced rise of calcium in apical dendrites of layer II/III neurons in rat visual cortex" Neuroscience. 85(4). 1011-1024 (1998)

H.Yasuda 等人：“N-甲基-D-天冬氨酸受体对大鼠视觉皮层 II/III 层神经元顶端树突突触输入诱导的钙升高的局部贡献”《神经科学》。

Yasuda, H.et al.: "Local contribution of NMDA receptors to synaptic input-induced rise of calcium in apical dendrites of layer II/III neurones in rat visual cortex." Neuroscience. 85. 1011-1024 (1998)

Yasuda, H.等人：“NMDA 受体对突触输入诱导的大鼠视觉皮层 II/III 层神经元顶端树突中钙的升高的局部贡献。”

Kinoshita S.et al.: "Brain-derived neurotrophic factor prevents low-frequency inputs from inducing long-term depression in the developing visual cortex"J. Neurosci. 19. 2122-2130 (1999)

Kinoshita S.等人：“脑源性神经营养因子可防止低频输入在发育中的视觉皮层中诱发长期抑郁”。