視床から皮質内抑制回路への投射に対するアセチルコリンの制御

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大脳皮質には前脳基底部よりアセチルコリン含有繊維の密な投射を受けており皮質内情報処理に重要な役割を果たしていると考えられているが、その制御様式の詳細については不明な点が多く残されている。研究代表者は、これまでにムスカリニック受容体を介してシナプス伝達が抑制されることを示してきたが、本研究ではニコチニック受容体の作用に注目した。ニコチニック受容体は視床由来の上行性繊維の終末に局在するという報告があるため、視覚野の切片標本で実験することは不可能であったので、体性感覚野(バレル皮質)から視床-皮質標本を作製し、視床刺激による反応を皮質において観察した。まず、パッチ電極を用いたシナプス電流を記録しニコチン投与の効果を検討した。ニコチンは視床刺激によるシナプス反応を上昇する作用があったが、量子解析の結果は作用が前性であり伝達物質放出確率を上昇させていることが示唆された。また、幼弱時にはシナプス前性にも後性にもサイレントなシナプスが存在することが報告されているので、ニコチン投与がシナプス前性サイレントシナプスを活性化する可能性が考えられたので検討してみた。その結果、短期間のニコチン投与後、サイレントシナプスが活性化されその効果が長期的に持続することが明らかとなった。ニコチニック受容体がシナプス前性に局在すること、量子解析の結果がシナプス前性であったことを考えると、ニコチンはシナプス前性サイレントシナプスを活性化したと推定される。一方、ニコチン投与による興奮伝播に対する効果を調べる目的で、光学的計測も行った。その結果、ニコチン投与は、4層から2/3層、5層への興奮の広がりを促通することが示された。更に、4層では興奮に引き続き、バレル状に抑制領域が現れ、何らかの抑制回路を活性化していることが示唆された。