アセチルコリンによるシナプス反応の制御:神経終末におけるCa2+流入の抑制と促通

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大脳皮質には前脳基底部よりアセチルコリン(ACh)含有繊維の密な投射を受けるが、皮質内情報処理をAChがどのように制御するかについては未だに不明な点が多い。研究代表者は以前に培養細胞を用いた実験において、AChがEPSP,IPSPをほとんどの例において抑制することを見いだした。本実験ではこの結果に基づき、神経終末におけるAChによるCaの流入の制御とその生理的意義を明らかにする目的で研究を進めている。本年度は視床-皮質標本を用いて皮質内での興奮伝播に対するAChの作用について検討した。これまでに、ラット及びネコの皮質視覚野から作製した切片標本を用いた光学的計測により、AChは皮質内由来の興奮伝播を強く抑制すること、一方で、視床由来の興奮伝播に対しては抑制が弱く、AChによる制御には入力由来依存性がある可能性があることを示してきた。また、この抑制はムスカリニック受容体を介してシナプス前性であることも明らかにした。しかしながら皮質の切片標本では入力由来依存性を正確に議論することは困難である。そこでこの点を更に検討する目的で、マウスの体性感覚野から視床との線維連絡を保った視床-皮質切片標本を用いた実験を行った。まず、視床刺激による皮質内興奮伝播を記録し、これに対するニコチン投与の効果を検討した。その結果、ニコチンの投与により4層での興奮伝播が有意に増強された。また増強作用はバレル領域のみならず、バレル間領域にも見られる傾向が認められた。これより、AChは皮質内で入力の由来に応じてその効果が異なることが考えられる。つまり、前脳基底部由来のコリン作動性細胞は皮質細胞に対して、上行性繊維由来入力を皮質内由来入力に対して相対的に優位にする作用を持つことが示唆された。