中脳コリン作動性細胞とドーパミン細胞の強化学習の脳内構構への関与

强化学习对大脑结构中脑胆碱能细胞和多巴胺细胞的影响

基本信息

批准号：
14017094
负责人：
伊佐正
金额：
$ 3.2万
依托单位：
Okazaki National Research Institutes
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：
2002
资助国家：
日本
起止时间：
2002 至无数据
项目状态：
已结题

项目摘要

中脳ドーパミン細胞の活動パターンの生成におけるコリン作動性入力の修飾作用を解析する研究の第一段階として、ラット中脳スライス標本においてドーパミン細胞よりpatch clamp法による記録を行い、アセチルコリンないしはカルバコールの投与の効果を解析した。前年度までの研究で、ドーパミン細胞において、アセチルコリンの空気圧による短時間(10-40ms)投与により、生じるニコチン型受容体の活性化に伴って流入するカルシウムによって2次的に活性化するおそらく非選択的カチオン電流と考えられる電流成分が存在することを明らかにしてきた。この電流成分はfulfenamic acid(FFA)及びphenytoin感受性で-80mVから-40mVの膜電位においてnegative slope conductanceを有していた。このことからこの電流成分はドーパミン細胞の脱分極応答を顕著に増強することが示唆された。そこで今年度はcurrent clamp記録化においてアセチルコリンによるドーパミン細胞の脱分極応答の増強効果を解析した。実験の諸条件を検討した結果、実験の諸条件を検討した結果、amphotericin Bを用いたperforated patch clamp記録においてグルタミン酸1mMを瞬間的圧投与(10ms)して誘発される脱分極応答は、カルバコール30-50μMをbath投与することによって顕著に増大し、プラトー様の電位を生成することを見出した。この電位応答はニコチン受容体の拮抗薬であるメカミラミン5μMによって抑制を受け、さらにFFA 200Mによっても抑制されたことからニコチン受容体の活性化に伴って誘発されるFFA感受性電流が寄与していることが示唆された。尚、この脱分極応答の増強にはドーパミン細胞において顕著であるCa^<2+>-activated K^+ channelによって生じる巨大な活動電位後過分極電位の抑制が必要であるが、既に報告があるように(Scroggs et al.2000)カルバコールによるムスカリン受容体の活性化によるCa^<2+>-activated K^+ channelの抑制が寄与していることも確認された。このようにニコチン受容体とムスカリン受容体の機能協関がドーパミン細胞の顕著な脱分極応答の増強作用に関与していることが今回の研究で明らかになった。

作为研究的第一步，分析了胆碱能输入对中脑多巴胺细胞活性模式产生的修饰效应，分析了使用斑块夹方法记录多巴胺细胞的大鼠中脑病切片标本，并分析了乙酰胆碱或卡尔巴霍尔的给药作用。直到上一年的研究表明，在多巴胺细胞中，乙酰胆碱（10-40毫秒）的短气压给药呈现出一种当前的成分，它可能是一种非选择性的阳离子电流，其继发于钙的非选择性阳离子电流被激活，该钙被激活。该电流成分在-80 mV至-40 mV的膜电位上具有负斜率电导，含有全烯酸（FFA）和苯甲酰胺敏感性。这表明该电流成分显着增强了多巴胺细胞的去极化反应。因此，今年，我们分析了乙酰胆碱的作用，以增强当前夹具记录中多巴胺细胞的去极化反应。在检查了实验的各种条件之后，我们发现在使用两性霉素B的穿孔贴片夹记录中，通过沐浴30-50μm施用瞬时压力施用1 mM谷氨酸（10 ms）引起的去极化反应显着增加，产生了高原样的电位。这种潜在的反应被5μM甲基胺（尼古丁受体的拮抗剂）抑制，也被FFA 200M抑制，表明随着尼古丁受体的激活而诱导的FFA敏感电流有助于。此外，为了增强这种去极化的反应，有必要在多巴胺细胞中抑制由Ca^<2+> - 激活的K^+通道引起的巨大动作潜力后的超极化潜力，这在多巴胺细胞中是显着的，但是正如已报道的那样（Scroggs等，2000），还通过了CA^<2>^<2> <2>^<2> <2> <2>^<2>^<2> <2>^<2>^<2> <2> <2> <2> <2> <2> <2> <2> <2> <2> <2>的抑制作用。卡尔巴霍尔为此做出了贡献。这项研究表明，烟碱受体和毒蕈碱受体之间的功能合作与多巴胺细胞显着的去极化反应的有效增强有关。