発達期視覚野の可塑性における神経栄養因子の役割

神经营养因子在发育中的视觉皮层可塑性中的作用

基本信息

批准号：
08270223
负责人：
畠義郎
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 Scientific Research on Priority Areas
财政年份：
1996
资助国家：
日本
起止时间：
1996 至无数据
项目状态：
已结题

项目摘要

大脳皮質一次視覚野では類似した生理学的性質を持つニューロンが機能円柱(コラム)と呼ばれる構造を造っている。眼球優位性コラムの研究により、視覚系の神経活動そのものがコラム形成や可塑性に重要な役割を果たしていることが明らかとなった。最近、神経栄養因子がシナプスにおける逆行性メッセンジャーの候補として注目されており、また、発達期の一次視覚野において、BDNFやNT-4/5といった神経栄養因子に対する受容体が存在することが報告されている。そこで発達期の一次視覚野をモデルとして、片眼遮蔽による眼球優位性コラムの可塑的変化におけるBDNFの関与を検討した。生後4週の仔ネコの大脳皮質視覚野に、浸透圧ポンプを用いてBDNFを持続的に投与した。この動物の片眼に放射性同位元素で標識したアミノ酸、[3H]-Prolineを注入した。その後、視覚野を含む皮質領域を伸展標本にし、それぞれの眼からの入力線維の分布、すなわち眼球優位性コラムを通常のオートラジオグラフィ法を用いて可視化した。BDNFを投与しつつ片眼視覚遮断を行うと、非遮蔽眼をラベルした動物において、BDNFが作用していなかった領域では、すでに報告されているように非遮閉眼のコラムが拡大していた。それに対して、BDNF注入部位の近傍では、皮質IV層は一様にラベルされ、コラム構造は観察されなかった。遮蔽眼をラベルした動物でも、BDNF注入部位の近傍では、非遮蔽眼をラベルした動物と同様に、皮質IV層は一様にラベルされコラム構造は観察されなかった。実験に用いた動物では実験開始の時点ですでに眼球優位性コラムが形成されていたと考えられることから、外部からのBDNF投与が眼球優位性コラムの維持を阻害し、視床からの入力線維のdesegregationを引き起こしたと考えられる。このdesegregationは非遮蔽眼でも遮蔽眼でも同様に観察されたことから、視覚環境操作はこの結果に影響していないと考えられる。そこで、視覚遮断を行わずにBDNFの効果を検討した。その結果、予想通り視覚遮断を行わなかった動物においてもコラムのdesegregationが観察された。この結果は、視床からの軸索終末がBDNFに反応して可塑的に変化する可能性、またBDNF存在下では視覚遮断による可塑的変化がもはや生じないことを示唆する。

在大脑皮层的主要视觉皮层中，具有相似生理特性的神经元创建了称为功能柱（列）的结构。对眼睛优势柱的研究表明，视觉系统的神经活动本身在色谱柱形成和可塑性中起着重要作用。最近，作为突触中逆行使者的候选者，神经营养因素一直引起人们的注意，据报道，神经营养因子（例如BDNF和NT-4/5）的受体存在于发育阶段的主要视觉皮层中。因此，我们研究了BDNF参与塑性变化在单眼屏蔽中，在开发过程中使用主要的视觉皮层作为模型。使用渗透泵连续将BDNF连续给4周幼崽的皮质视觉皮层。将这种动物的一只眼睛注入了带有放射性同位素标记的氨基酸[3H] proline。然后将包括视觉皮质在内的皮质区域用作延伸试样，并使用常规自身自显影术可视化每只眼睛的输入纤维的分布，即眼占优势柱。当在用非阻滞眼睛标记的动物中进行BDNF时进行单眼视觉阻滞时，非块状眼睛的圆柱被扩大，如先前在动物中不活跃的区域所报道的那样。相比之下，在BDNF注射位点附近，皮质层IV均匀标记，并且未观察到柱结构。即使在用屏蔽的眼睛标记的动物中，在BDNF注射部位的附近，皮质层IV也均匀地标记并且没有观察到柱结构，类似于用未屏蔽的眼睛标记的动物。据信，在实验中使用的动物中，已经形成了一个眼部优势柱，并且BDNF的外部给药抑制了眼睛优势柱的维持，从而导致从丘脑的输入纤维对分离。在非屏蔽和阻塞的眼睛中都观察到了这种种族隔离，因此人们认为视觉环境操纵对此结果没有影响。因此，我们研究了BDNF的效果而没有视觉阻塞。结果，在没有按预期执行视觉阻塞的动物中也观察到了柱种族隔离。该结果表明，来自丘脑的轴突末端可能会响应BDNF而塑性变化，并且在存在BDNF的情况下，由于视觉阻滞而不再塑料发生。