後脳セグメント・ホモログニューロンの機能分化と機能結合

昆虫から哺乳動物に至るまで脳は分節(セグメント)構造をなす.本研究は,分節構造に依存するニューロンの機能分化を機能結合を理解することを目的とした.硬骨魚のRSニューロン群は,吻尾軸方向に並ぶ7つの分節から成り立つ.第4分節には最大のRSニューロンであるマウスナー(M-)細胞が左右一対存在する.M-細胞は逃避運動をトリガーすることで知られているが,M-細胞の活動だけでは刺激に応じた多様な逃避運動を説明できない.隣接する第5分節にはM-細胞の相同RS細胞が4種類(MiD2cm,Mid2cl,MiD2i,MiV2)存在する.本年度は,これら第4分節と第5分節のRSニューロンの信号伝達特性と相互結合を,キンギョを用いてin vivo細胞内記録法により調べた.記録電極からバイオサイチンを注入してラベルし,各細胞を形態学的に同定した.両分節のRS細胞は聴神経と側線神経から入力を受けるが,投射様式は各RS細胞に特有であった.また,第5分節のRS細胞が入力量に応じてバースト放電するのに対し,M-細胞は単一スパイクのみを発生した.さらに,M-細胞から第5分節の相同RS細胞に一方向で,しかも4種のRS細胞固有の結合様式が見いだされた.これらのRSニューロン間の機能分化と相互の機能結合により,刺激の方向に対応した逃避運動が制御されると考える.今後は,これらのニューロンの特異性や相互結合が,発達過程でどのように獲得されるかを調べて行く計画である.現在までのところ,M-細胞が単一の活動電位しか発生しないメカニズムについて,ゼブラフィッシュを実験標本にして光学的手法を用いて調べ,反回性抑制回路の形成過程について興味深い知見を得た.

昆虫から哺乳動物に至るまで脳は分節(セグメント)構造をなす.本研究は,分節構造に依存するニューロンの機能分化を機能結合を理解することを目的とした.硬骨魚のRSニューロン群は,吻尾軸方向に並ぶ7つの分節から成り立つ.第4分節には最大のRSニューロンであるマウスナー(M-)細胞が左右一対存在する.M-細胞は逃避運動をトリガーすることで知られているが,M-細胞の活動だけでは刺激に応じた多様な逃避運動を説明できない.隣接する第5分節にはM-細胞の相同RS細胞が4種類(MiD2cm,Mid2cl,MiD2i,MiV2)存在する.本年度は,これら第4分節と第5分節のRSニューロンの信号伝達特性と相互結合を,キンギョを用いてin vivo細胞内記録法により調べた.記録電極からバイオサイチンを注入してラベルし,各細胞を形態学的に同定した.両分節のRS細胞は聴神経と側線神経から入力を受けるが,投射様式は各RS細胞に特有であった.また,第5分節のRS細胞が入力量に応じてバースト放電するのに対し,M-細胞は単一スパイクのみを発生した.さらに,M-細胞から第5分節の相同RS細胞に一方向で,しかも4種のRS細胞固有の結合様式が見いだされた.これらのRSニューロン間の機能分化と相互の機能結合により,刺激の方向に対応した逃避運動が制御されると考える.今後は,これらのニューロンの特異性や相互結合が,発達過程でどのように獲得されるかを調べて行く計画である.現在までのところ,M-細胞が単一の活動電位しか発生しないメカニズムについて,ゼブラフィッシュを実験標本にして光学的手法を用いて調べ,反回性抑制回路の形成過程について興味深い知見を得た.