運動神経細胞のシナプス特性解析：生後発達過程で確立される入力／されない入力

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大脳運動皮質と脊髄運動ニューロンを直接つなぐ皮質-運動ニューロンシナプスは、長い間、高等霊長類にのみ見られると信じられてきた。しかし、研究代表者らによって幼弱げっ歯類の前腕筋を支配する脊髄運動ニューロンに、運動皮質との直接接続が発見され、それらの直接シナプスは生後14日齢からから漸減し生後21日齢で消失していた。この消失するシナプスを「生後発達により消失するシナプスの系」として解析することが本研究の最終目的である。2022年度では、皮質-運動ニューロンシナプスの退行過程を脊髄スライスを用いて電気生理学的に検討した。前腕筋からの逆行性標識や、特徴的なマーカー発現により運動神経細胞を脊髄スライス上で同定した。皮質脊髄路を電気的に刺激し、前腕筋支配運動神経細胞にホールセルパッチクランプ法によりシナプス応答を記録した。100 msec間隔の刺激に対する皮質脊髄路入力による後シナプス電流応答のペアパルス比は、抑圧を示した。このペアパルス比の低下は観察期間中（生後14日齢-21日齢）に徐々に減少し、発達に伴いシナプス前からの伝達物質の放出が減少していることが示唆されている。現在、後シナプスでのプロパティ変化を観察するため、miniatureの後シナプス電流応答の振幅を測定し、Sr2+（5mM）存在下で皮質-運動ニューロンシナプス応答を記録・解析中である。また現在、ChR2-EYFP-AAVで皮質脊髄路を、パッチピペットから神経ビオチンでMNを標識し、シナプスの位置を形態学的に観察中である。形態学的な結果が得られると、電気生理の各種値と結び付けて解析することで、「なくなるシナプス」のより深い考察が得られることが期待される。