Functional development of the olfactory nerve-related neural circuits in the embryonic forebrain: optical analysis with voltage-sensitive dyes

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本研究は、胎生期の終脳における嗅覚神経回路網の機能発生/構築過程を解明することを目的とする。研究方法としては、①膜電位感受性色素や、膜電位タンパクセンサーを用いたニューロン電位活動の光学的イメージング法による機能マッピングと、②カーボシアニン系蛍光色素や、rhodamine dextranを用いた形態マッピングを組み合わせた多角的解析を行う。具体的には、まず、発生初期の鶏胚を対象とした実験から、嗅覚神経回路の機能発生/構築過程の基本的プロフィルを明らかにし、さらに、実験対象をラット/マウス胎仔に広げて、個体発生と系統発生の両側面からデータの比較を行い、本命題の解明を進める。令和4年度は、鶏胚「N.I-嗅球-終脳標本」を用いて実験を行った。まず、孵卵10日の標本を膜電位感受性色素で染色し、嗅神経を吸引電極で刺激し、終脳内の嗅覚神経回路網に関係する応答領域の同定を行った。さらに、"optical sectioning"を組みあわせることにより、光学的三次元機能マッピングを試みた。実験からは、波形解析を行うのに十分なS/N比を持つ光学シグナルが得られ、終脳内におけるニューロンの活動電位、興奮性シナプス後電位を分離することに成功した。次に、孵卵10日の標本だけでなく、さまざまな発生段階の標本を用いて、その機能発生・構築過程を調べた。終脳における嗅神経関連の神経回路網の機能発生、発達について、基本的なデータを得ることができた。機能マッピンと形態マッピングとの比較を目的として、蛍光トレーサー（DiI）を嗅神経に付着させて、その広がりを観察した。終脳内の嗅覚神経回路網を構成する構造体（梨状皮質、前嗅核、嗅結節、扁桃体、海馬体、分界条床核など）の完全な同定にはまだ至らなかったが、次年度以降の研究展開により、その同定が可能であろうと予測することができた。