大脳皮質の局所神経回路構築の形態的解析

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本研究は、大脳皮質の神経回路構築を明らかにするために、生理的形態的に同定された非錐体細胞に関してその神経終末を詳細に観察しその出力構造を明らかにすることを目的とする。ラットを実験動物に用い、前頭皮質のスライスを作成し、ホールセル記録法で電気的な特徴を記録解析した後バイオサイチンを注入した。固定後、ABC液で反応しDAB染色を施しエポンに包埋した。これらの非錐体細胞を光学顕微鏡で観察した後、neurolucida解析システムに入力し形態的な特徴を3次元的にとらえ、その情報をもとに主成分分析とクラスター分析で解析処理した。その後、軸索部分を電子顕微鏡で観察し、3次元再構築画像解析ソフトで前、後シナプス要素の3次元像を再構築し、その出力構造を形態的に解析した。本年度は、カルレチニンを含有することを免疫組織化学法であらかじめ同定したダブルブーケ(DB)細胞を中心に解析を進めた。主成分分析とクラスター分析で解析した結果、カルレチニンを含有するものは3種類の形態に分けられた。その中の2種類はともに白質方向に下降する軸索束を有するDB細胞であった。うち一方の細胞は細胞体のレベルで軸索が横方向に600μm程度伸張していた。また、3番目の種類は、小型のバスケット細胞であった。これまでに、1種類目のDB細胞(タイプ1)を2個、2種類目のDB細胞(タイプ2)を1個解析した。その結果、ターゲットの特徴は、タイプ1、2共に、約半数のものが非錐体細胞と思われる棘突起のほとんどない樹状突起の幹であった。また、半数近くのものが、棘突起の頭部や柄部であった。それらの棘突起には興奮性と考えられる入力が認められたことから、ある特定の興奮性入力信号に影響を与えていることが示唆された。また、タイプ2に関しては、細胞体に非常に近い部分(1-10μm)にシナプス入力している事例が比較的多く認められた。