大脳皮質視覚野における長期増強のシナプス前機構の解析

大脑皮层视觉皮层长时程增强的突触前机制分析

• 批准号: 11878167
• 负责人: 小松 由紀夫
• 金额: $ 1.28万
• 依托单位: Nagoya University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Exploratory Research
• 财政年份: 1999
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1999 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-11878167/
• 关键词: 抑制性シナプス; 可塑性; 長期増強; 視覚野; GABA; シナプス前機構; ラット; 発達

発達期の大脳皮質視覚野では興奮性シナプスだけでなく抑制性シナプスにも長期増強が生じる。両長期増強の誘発にシナプス後細胞におけるCa^<2+>濃度の上昇が必要であることはすでに確立されている。興奮性シナプスの長期増強の発現部位は不明であるが、抑制性シナプスの長期増強はシナプス前側に発現することを示唆する結果を得ている。本研究では、薬理学的に興奮性シナプス伝達を遮断したラット視覚野切片標本においてホールセン・パッチクランプ法により抑制性シナプスの長期増強のシナプス前機構を解析した。その結果、長期増強の維持にシナプス前細胞の電気的活動が必要であることが明らかとなった。シナプス前線維の高頻度刺激により誘発された長期増強はテスト刺激を30分間停止するとテスト刺激再開後約60%の細胞で反応の大きさがコントロール・レベルに戻り、増強は消失した。長期増強を誘発してからTTXを加えてシナプス前細胞の活動を一時的に停止してから洗い流すと、反応はコントロール・レベルに戻り長期増強は消失したので、テスト刺激を止めても一部の細胞で長期増強が維持されたのは、シナプス前細胞の自発発火によると考えられる。GABA受容体の阻害役に抑制性シナプス後電位を一次的に遮断しても長期増強は維持されたので、シナプス前終末での活動電位に伴うCa^<2+>の流入が長期増強を維持するのに必要と思われる。この可能性は、細胞外液のCa^<2+>濃度を一過性に下げると長期増強が消失することから支持された。シナプス前細胞と後細胞の同時記録により長期増強を解析することも試みたが、長期増強を解析するに必要な時間、同時記録を安定に維持することが困難でこの方法を適用するには一層の技術改良が必要であることが分かった。

长期增强不仅发生在发育阶段的视觉皮质皮质中，而且还发生在抑制性突触中。已经确定，在突触后细胞中升高的Ca^<2+>浓度需要诱导长期增强。尽管兴奋性突触的长期增强的部位尚不清楚，但结果表明抑制突触的长期增强表达了突触前的一侧。在这项研究中，我们分析了大鼠视觉皮层截面中抑制性突触长期增强的突触前机制，这些抑制性突触在药理学上通过批发贴片夹方法在药理上阻断了兴奋性突触传播。结果，已经揭示了突触前细胞的电活动以维持长期增强。高频刺激突触前纤维引起的长期增强作用停止了30分钟，并且在恢复测试刺激后，响应大小恢复了大约60％的细胞的控制水平，并且增强量消失了。当诱导长期增强并添加TTX以暂时停止突触前细胞的活性，然后被冲走时，响应返回到对照水平，长期增强消失，因此，即使在测试刺激停止后，也认为在某些细胞中自发性发射了突触前细胞的自发性射击。即使首先将抑制性突触后电位封闭至GABA受体的抑制剂，也可以保持长期增强，因此似乎必须与突触前末端的动作电位相关的Ca^<2+>涌入似乎是维持长期增强的必要条件。这种可能性得到了支持，因为细胞外液中CA^<2+>浓度的短暂降低将消除长期增强。我们还试图通过同时记录突触前和突触后细胞来分析长期增强，但是发现在分析长期增强所需的时间内，很难同时保持同时记录，并需要进一步的技术改进来应用这种方法。