フェレット外側膝状体における神経活動依存的発達過程の解析

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視覚系神経回路では、多彩な反応特性を持つ神経細胞群が、カラム構造や層構造などの高次立体構造を形成しており、効率良い視覚情報処理に重要であると考えられている。従来、神経系の構造的基盤の発生過程は、マウスなどを用いて解析されているが、その解析は遅れている。その理由として、マウスでは、大脳皮質視覚野のカラム構造、もしくはM細胞系やP細胞系などの分化が未発達であることが挙げられる。そこで我々は、この多様性と立体構造にアプローチするためにフェレットを採用してきた。その理由として、第一に、フェレットは発達した視覚系神経回路を持つこと、第二に、フェレットは電気生理学的・形態学的解析に広く用いられており、研究データの蓄積が豊富であること、第三に、フェレットは諸外国では実験動物としての認知が確立していること、が挙げられる。逆に欠点としては、フェレットを用いた分子生物学的研究は従来ほとんどなされておらず、フェレット用の分子生物学的ツールや遺伝情報が少ないという点があった。そこで我々は、フェレット用cDNAマイクロアレイを作成した。このマイクロアレイを用いて、視覚情報の中継核である外側膝状体(LGN)に焦点を絞り、時空間的に特異的な発現パターンを示す遺伝子群の単離を行ってきた。その結果、外側膝状体の動作・空間情報を中継するM細胞(フェレットではY細胞)に発現する遺伝子としてPCP4を単離した。PCP4の発現開始時期は、開眼の3週間前、即ち網膜神経節細胞から外側膝状体への投射が完成する前であることから、視覚入力や網膜自発発火はM細胞の特異性決定には無関係であることが推測された。実際に、眼球内にepibatidineを注入し網膜自発発火を止めても、PCP4の発現は正常であったことから、M細胞への分化は神経活動非依存的に遺伝プログラムにより制御されていると結論した。