視覚系並列情報処理経路における時空間的情報統合の神経メカニズム

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本研究は、初期視覚システムの時空間統合特性の基盤となる神経メカニズムを明らかにすることを目的とした。特に以下の2つの点に着目した。1.外側膝状体(LGN)-teramic reticularis(TRN)間の結合結合パターンの空間特性を明らかにするために、ケイジド化合物を用いた局所刺激法を導入した。2.一次視覚野(V1)と下側頭皮質(TE)の回整素子としての細胞の特性神経メカニズムを知るための第一段階として、回路素子としての細胞の役割を考察した。方法1.ラットの脳スライス標本を作成し、LGN及びTRNを含む切片を作製、LGN細胞よりホールセル記録をおこなった。ケイジドグルタミン酸を用いた局所刺激法による入力源マップの同定を行った。2.成ニホンサルから脳ブロックを取り出しスライス標本を作成し、V1及びTEの3層錐体細胞よりホールセル記録をおこない、脱分極性通電によって生じる発火パターン等の解析を行った。結果1.ケイジド化合物を用いた局所刺激法は、特定の細胞に対する入力源を、網羅的に解析することから、局所回路を明らかにすることが可能である。今年度は、刺激、記録装置の立ち上げを行った。2.電流通電に対する電位応答を調べた結果、以下のことが明らかになった。1)入力抵抗はV1細胞のほうが、TE細胞より大きかった。2)膜の時定数は、V1細胞のほうがTE細胞より短かった。3)矩形波状の脱分極性通電に対する瞬間発火頻度の時間減衰(spike frequency adaptation)の程度は、V1細胞のほうがTE細胞より大きく、減衰の時定数は、V1細胞のほうがTE細胞より小さかった。これらの結果は、V1の3層錐体細胞は時間分解能が高く、また高い時間周波数の入力に応答するのに適しているのに対し、TEの3層錐体細胞は、時間的に幅をもつ入力を統合するのにより適していることを示唆する。