皮質-線条体・視床投射系錐体細胞と抑制性介在神経細胞の皮質内局所回路の解析

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前頭皮質は大脳基底核の入力部である線条体に強い出力繊維を送り、線条体の神経回路の活動を調節している。一方この活動の調節に重要な皮質の活動は、錐体細胞だけではなく、皮質内回路に存在する多種の介在性GABA細胞が回路の興奮性を微妙に調節している。今回の研究ではこれらの介在細胞の中で、特に錐体細胞の発火の調節に重要と考えられる高頻度発火型介在神経細胞(FS細胞)と線条体投射錐体細胞の神経結合を調べた。ラットの線条体に、蛍光色素が結合した逆行性のトレーサーを圧力注入装置により注入した。注入2日後前頭皮質部分の急性スライス標本を作製して、蛍光顕微鏡装置を搭載したパッチクランプ用電気生理実験装置下に、逆行性染色された錐体細胞とその近傍にあるFS細胞の2つの細胞から同時に全細胞記録を行い、シナプス伝達様式を記録した。記録した細胞は、予め電極にバイオサイチンを加えておくことにより記録後に細胞内染色を行った。またこれらの細胞をニューロルシダによる光学顕微鏡レベルの形態学的解析を行った。膜電位固定によりシナプス電流を計測すると、その振幅の大きさから結合の強さにはペア間にばらつきがあることが分かった。また、シナプス前細胞の連続的な2回の発火に対してシナプス電流の大きさはいずれも1回目に対して2回目は減弱を示し、その比率はほぼ一定していた。記録を行った細胞の3次元再構築を行うと、FS細胞は、細胞体へのシナプス結合比率から所謂バスケット細胞と考えられたが、シナプス結合部位は錐体細胞の細胞体周辺だけでなく、比較的遠位の樹状突起にもあることが分かった。ただ、樹状突起上への結合は主として基底樹状突起に見られ、尖頭樹状突起には少なかった。シナプス電流の振幅とシナプス結合の細胞体からの距離について調べてみると、結合の数とは相関が見られなかったが、最も近い距離とは相関が見られた。