遺伝子導入カイコガを用いた神経活動制御とネットワーク機構の解析

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光感受性イオンチャネルを遺伝的に導入したカイコガを作出し,嗅覚一次中枢神経ネットワークである触角葉において,GABA作動性の介在神経は,弱い刺激が入ってきた場合では作動せず,出力神経のスパイク出力の非線形的応答は,嗅受容細胞と出力神経との間のシナプス結合の特性によってのみ決定している可能性が示唆した.強い刺激が入ってきた場合は,介在神経はGABA作動性抑制を示し出力神経のスパイク出力抑制に関与することで,出力神経の時間積分スケールに寄与している可能性を示唆した.さらに,触角葉の機能的シナプス接続性を調査することを目的とし介在神経及び出力神経からのホールセルパッチクランプ法による膜電位の同時計測を実施し,投射神経とスパイキングタイプの介在神経は一方向性の興奮性入力でのみ接続されており,スパイキングタイプの介在神経からの発生していることが予想された抑制性のシナプス入力は,投射神経において明確に認められないことが分かった.いっぽうで,ノンスパイキングタイプの介在神経と投射神経との間の機能的シナプス接続性を調査した場合,投射神経からノンスパイキングタイプの介在神経へ向けた興奮性のシナプス入力は,スパイキングタイプと同様に存在していることが示唆された.逆に,ノンスパイキングタイプの介在神経から投射神経へ向けたシナプス入力は,スパイキングタイプの場合とは異なり,非常に明確な抑制シナプス入力を観測することができた.さらには嗅覚高次中枢神経ネットワークであるキノコ体の主要構成細胞であるにおいてケニオン細胞に対してホールセルパッチクランプ法による膜電流計測を行い,ケニオン細胞の持つ電位依存性膜電流の解析に成功した.この膜電流は活性化の早い内向き電流と,その後に続く外向き電流として記録された.内向き電流の成分としてNa+電流とCa2+電流が,外向き電流の成分としては4-AP感受性で一過的なK+電流とTEA感受性で持続時間の長いK+電流,Ca2+依存性K+電流をそれぞれ薬理学的に単離することに成功した.また,電気的に記録した細胞を染色することで,その形態学的な特徴と対応させることに成功した.