赤核大細胞・小細胞における上肢運動情報のクロスオーバー

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運動情報網のハブ的な存在である中脳赤核は、細胞構築、核内分布など解剖学的特徴から大細胞と小細胞と呼ばれる２つの細胞に分けられ、前者は赤核脊髄路として脊髄に投射、後者は下オリーブ核に投射したのち回帰性ループを形成して小脳からのフィードバックを受けていると考えられてきた。しかしながら、四肢の進化と共に発達を遂げた赤核大細胞と小細胞は、比較解剖学的に発達度合いの種差が極めて大きく、霊長類に当てはまる上記分類法もすべての種に当てはまるとは限らず、齧歯類もその例外でない。そこで、申請者らは解剖学的サイズや分布ではなくその機能を重視した、投射先による新たな分類（脊髄投射細胞（RS細胞)と下オリーブ投射細胞(RO細胞))を提唱した。まずは、光遺伝学的刺激法によるホールセル記録法にて電気生理学的に両細胞を比較すると、大脳皮質からのシナプス入力にそれぞれの細胞特性があり、シナプス可塑性にも相違が観察された。また、過去に調べられたことのない赤核内ネットワークでは、RO細胞からRS細胞への直接結合が存在することがわかり、逆方向の入力がないことも確認し得た。免疫組織学的には、RS細胞とRO細胞がそれぞれ大細胞と小細胞に分かれる訳ではなく、RS細胞にも小型の、RO細胞にも大型の細胞が混在しており、両者共に吻尾側領域にとわず分泌したいたが、双方に投射する細胞は極めて少なかった。RS細胞とRO細胞の興奮性あるいは抑制性シナプスの分布については、過去の文献と照らし合わせながらVGluT2/T1, VGAT, GLyT2抗体等を用いて現在確認中である。上記結果は日本生理学会100周年記念大会にてポスター発表し、多くのご意見をいただくことができ、それらを踏まえた上で、本年度は、福島県立医科大学小林研との共同研究となるイムノトキシンによる選択的細胞除去法を用いての、行動実験をスタートする計画である。