大脳皮質視床投射神経細胞への局所回路内入力の形態学的解析とモデル化

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神経細胞グループごとの結合関係を網羅的かつ定量的に調べ、それに基づくモデルを組むことで理解へ近づくことがじできると考えた。先行研究により、大脳皮質から脊髄への出力が興奮性神経細胞の入力により、どのように構成さ乳るかが形態学的かつ生理学的に示されてきた。一方、抑制性神経細胞は、興奮性神経細胞の織り成す回路を調節、制御する因子として重要であるが、皮質脊髄投射細胞(CSN)への入力は調べられていない。そこで我々は、CSNへの抑制性入力を定量的に調べた。<結果1>上記の研究を行う過程で、FS細胞の軸索密度に違いがあることに気付き、3次元ブトン解析を行ったところ、2つのグループに分かれることが示唆された。軸索密度が大きい群をFS-1、小さい群をFS-2とした。<結果2>結合解析の結果、FS-1細胞はFS-2細胞やSOM細胞に比べ、CSNへのコンタクトが有意に多かった。また、FS-1細胞とFS-2細胞のコンタクトの3割程度がCSNの細胞体にコンタクトするのに対し、SOM細胞は1割にも満たなかった。<結果3>コンタクトが実際にシナプスを形成している確率を電子顕微鏡で調べると、全コンタクトの76%がシナプスを形成しており、コンタクトの定量が各細胞の抑制程度を良く反映することが示唆された。<考察>FS細胞は数も多くCSNの細胞体に比較的多く入力するのでCSNの主たる抑制と考えられる。しかし、軸索密度の違いによる細胞種が2種類示唆されたため、強い抑制、弱い抑制が時空間的に制御されているかもしれず、この可能性は今後の研究で確かめる必要がある。一方、SOM細胞による抑制は比較的数が少ないものの、その樹状突起特異性からCSNへの興奮入力を部位特異的に抑制する可能性がある。