発達期視覚野における脳由来神経栄養因子の情報処理調節因子としての役割

脑源性神经营养因子作为信息处理调节剂在发育中的视觉皮层中的作用

基本信息

批准号：
12210104
负责人：
畠義郎
金额：
--
依托单位：
Osaka University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas (C)
财政年份：
2000
资助国家：
日本
起止时间：
2000 至无数据
项目状态：
已结题

项目摘要

哺乳類大脳皮質に広く見られるコラム構造の形成過程において、神経栄養因子とりわけ脳由来神経栄養因子(BDNF)が重要な機能分子として注目されている。一方、BDNFは上記のコラム構造のような数日以上の長期間を要する形態学的効果のみならず、シナプス効率を分単位で強化させることが、スライス標本などのin vitro実験系で報告されている。さらに最近、培養標本において、BDNFが直接ニューロンを興奮させる作用を持つことが報告された。これらの現象は、BDNFが脳内の神経結合の形成に関与するのみならず、神経結合の働きを急速に変化させることで脳機能をダイナミックに調節する可能性を示している。そこで本研究は、BDNFの投与や内因性BDNFの抑制により、発達期視覚野ニューロンの光反応性がどのように変化するかを明らかにすることで、視覚野神経回路網の働きの中でBDNFが果たす役割を探る。今年度は、眼優位コラムの拡大作用が認められる、2週間のBDNF長期投与により、視覚野ニューロンの光反応性がどのように変化するかを検討した。生後4-5週の仔ネコの両側一次視覚野にステンレスカニューレを留置し、浸透圧ミニポンプを用いてBDNFあるいはリンゲル液を2週間にわたり持続投与した。その後、動物を麻酔、非動化し、BDNF投与部位周辺の皮質より多数のニューロンのスパイク活動を細胞外記録した。リンゲル液投与部位周辺でも同様の記録を行い、各ニューロンの光反応性(反応の強さ、方位選択性等)を定量的に解析した。その結果、BDNF投与部位周辺においては、視覚野ニューロンの光反応の強さが低下しており、また方位選択性も弱くなっていることが明らかとなった。この結果は、BDNF投与が、既存のシナプスを単純に強化あるいは抑圧するのではなく、シナプスの再編成を行うことを示唆している。

在形成柱状结构在哺乳动物脑皮质中广泛看到的过程中，神经营养因子，尤其是脑衍生的神经营养因子（BDNF），一直吸引着作为重要功能分子的注意力。另一方面，体外实验系统（例如切片标本）不仅具有需要长时间或更长时间的BDNF，而且还报告了在几分钟内增强突触效率的体外实验系统。最近还报道了BDNF直接激发培养标本中的神经元。这些现象表明，BDNF不仅参与了大脑中神经联系的形成，而且还通过快速改变神经连接的功能来动态调节大脑功能。因此，这项研究探讨了BDNF在视觉皮质神经网络功能中的作用，通过阐明由于BDNF的给药和抑制内源性BDNF而导致的视觉皮质神经元的光反应性如何变化。今年，我们研究了BDNF长期给药两周的长期给药，这是眼睛显性柱的扩大效应，改变了视觉皮层神经元的光疗复杂性。将不锈钢插管放置在猫4-5周龄的初级视觉皮层中，并使用渗透微型粉碎机连续施用BDNF或Ringer的溶液2周。然后对动物进行麻醉和拆卸，与BDNF施用部位周围的皮质相比，神经元的尖峰活性被细胞外记录。在林格溶液给药的部位周围进行了类似的记录，并定量分析每个神经元的光反应性（响应强度，方向选择性等）。结果，揭示了视觉皮质神经元的光响应强度降低了BDNF给药部位，并且该方向选择性也削弱了。该结果表明，BDNF给药并不简单地加强或抑制现有的突触，而是重新组织突触。