軟体動物を用いる匂い学習の神経生理学的研究

利用软体动物学习气味的神经生理学研究

基本信息

批准号：
02J08338
负责人：
村上誠祥
金额：
$ 1.92万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2002
资助国家：
日本
起止时间：
2002 至 2004
项目状态：
已结题

项目摘要

哺乳類では嗅皮質は匂い学習に重要な役割を果たしていると考えられるが、嗅皮質における匂い情報処理機構はほとんど明らかになっていない。嗅覚系以外の感覚系において一般的に知られている視床における覚醒レベル依存的な感覚情報のゲーティングが、視床経路を持たない嗅覚系においても同様に行われているかどうかを調べた。ウレタン麻酔下ラットの脳波パターンはslow wave state (SWS)とfast wave state (FWS)を交互に遷移することが知られている。この二つの状態は覚醒/睡眠状態に対応していると考えられている。SWSとFWSにおいて匂い分子刺激に対する嗅皮質細胞のスパイク応答を調べたところ、SWS時と比較してFWS時において有意に応答が大きかった。記録した嗅皮質の89%がFWS時に有意な匂い応答の増強を示したことから、嗅覚系においても覚醒レベル依存的な感覚情報のゲーティングが行われていることが示唆された。嗅球の細胞では25%しか状態依存的な応答の変化を示さなかった。このことから嗅覚系における感覚ゲーティングは主に嗅皮質において行われていると考えられる。次に嗅覚系における覚醒レベル依存的な感覚ゲーティングの細胞メカニズムを調べる目的で、嗅皮質細胞の細胞内記録を行った。SWS時には嗅皮質細胞の膜電位は数100msの過分極相と数100msの脱分極相を交互に繰り返すのに対し、FWS時には脱分極状態が続いた。嗅球の電気刺激に対するEPSPのピーク膜電位はSWS時の過分極相でもっとも低かった。このことからSWS時の嗅皮質細胞膜電位の過分極相の存在が嗅覚ゲーティングのメカニズムであることが示唆された。本研究により一次感覚皮質への中心性経路が視床を介さない嗅覚系において、覚醒レベル依存的な感覚ゲーティングが行われていること、さらにその細胞メカニズムがはじめて明らかになった。

在哺乳动物中，认为嗅皮层在气味学习中起着重要作用，但是尚未揭示嗅觉皮层中气味信息处理的机制。我们研究了在没有丘脑途径的嗅觉系统中类似地执行的，在嗅觉系统以外的其他感觉系统中通常已知的丘脑中唤醒水平依赖的感觉信息的门控。众所周知，在慢波状态（SWS）和快速波状态（FWS）之间，经历了尿烷麻醉大鼠大鼠大鼠的EEG模式交替。人们认为这两个状态与觉醒/睡眠状态相对应。当我们研究了嗅觉皮质细胞对SWS和FWS中气味分子刺激的尖峰反应时，FWS期间的响应明显高于SWS。 89％的记录的嗅觉皮层在FWS期间显示出气味反应的显着增强，这表明在嗅觉系统中也进行了唤醒水平依赖性门。嗅球中只有25％的细胞显示出响应状态依赖性变化。这表明嗅觉系统中的感觉门主要是在嗅觉皮层中进行的。然后对嗅觉皮质细胞的细胞内记录进行研究，以研究嗅觉系统中唤醒水平依赖性感觉门控的细胞机制。在SWS中，嗅皮层细胞的膜电位在数百ms的超极性阶段和数百ms的去极化相之间交替，而在FWS中，膜被去极化。在SWS的超极化相中，EPSP对嗅球的电刺激的峰值膜电位最低。这表明在SWS期间，在嗅觉皮质细胞膜电位中存在超极化相是嗅觉门控的机制。这项研究首次揭示了在嗅觉系统中进行唤醒依赖性的感觉门控，在嗅觉系统中，通往主要感觉皮质的中心途径未通过丘脑介导，并且还揭示了其细胞机制。