吸息相から呼息相にかけて発火するニューロンが抑制性であるか否かを検証する研究

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呼吸リズムの吸息相から呼息相への切り替わり(吸息相のオフスイッチと呼ぶ)の時点で発火し吸息性ニューロン群を抑制するニューロンの存在が推測されてきた。我々は吸息相のオフスイッチ機構の一端を明らかにすることを目的とし、脳幹の探索を行い、吸息相のオフスイッチ時にバースト発火するニューロン群(バースト型I-Eニューロン)を新たに同定した。これらニューロンが吸息相のオフスイッチに関与するか否かを、ネンブタール麻酔・非動化したネコを用いて、電気生理学的方法により検索した。1)バースト型I-Eニューロンは横隔神経発射で見た吸息性活動が急激に減少し停止する時期に最大の発火頻度を示した。2)バースト型I-Eニューロンの記録部位を色素(Fast Green FCF)でマークする作業を系統的に行ったところ、それらニューロンはBotzinger complexと呼ばれる領域の背内側に分布した。すなわち、各種の重要な呼吸ニューロンが存在する典型的な部位より背内側にずれて分布するという特徴があった。3)延髄内への軸索投射を逆行性微少電流刺激法を用い詳細に調べた。すべてのバースト型I-Eニューロンは延髄内の吸息性ニューロンの存在部位に軸索を投射していた。投射部位は、延髄両側のBotzinger complex、背側呼吸ニューロン群(DRG)、腹側呼吸ニューロン群(VRG)にわたっていた。4)吸息性ニューロンへの抑制性シナプス結合の有無を調べる目的で、バースト型I-Eニューロンのスパイクでトリガーし、細胞内記録した吸息性ニューロンの膜電位を加算平均する「スパイクトリガーによる加算平均法」による検索を現在継続中であるが、バースト型I-Eニューロンは吸息相のオフスイッチに関与している可能性が高い。