{"created":"2023-06-19T07:18:11.800554+00:00","id":3355,"links":{},"metadata":{"_buckets":{"deposit":"2c924695-38b6-4515-b84a-c8f61a5f3f68"},"_deposit":{"created_by":4,"id":"3355","owners":[4],"pid":{"revision_id":0,"type":"depid","value":"3355"},"status":"published"},"_oai":{"id":"oai:az.repo.nii.ac.jp:00003355","sets":["370:15:392"]},"author_link":["16490"],"item_10006_date_granted_11":{"attribute_name":"学位授与年月日","attribute_value_mlt":[{"subitem_dategranted":"2001-05-28"}]},"item_10006_degree_grantor_9":{"attribute_name":"学位授与機関","attribute_value_mlt":[{"subitem_degreegrantor":[{"subitem_degreegrantor_name":"麻布大学"}]}]},"item_10006_degree_name_8":{"attribute_name":"学位名","attribute_value_mlt":[{"subitem_degreename":"博士(獣医学)"}]},"item_10006_description_22":{"attribute_name":"Abstract","attribute_value_mlt":[{"subitem_description":"Neurons in the central nervous system receive thousands of synaptic inputs on different locations along the dendrites. Although serious attempts have been made to theoretically understand passive electrical properties of dendrites, it is not known how synaptic potentials are transferred in real neurons because it has been difficult to simultaneously monitor potentials from different locations of neurons. The present study directly measured fast excitatory post-synaptic potentials (EPSPs) along the dendrites of hippocampal CA1 pyramidal neurons by employing an optical method in order to study how synaptic potentials spread along the dendrites. Rat hippocampal slices were stained with a fluorescent voltage-sensitive dye JPW1114 and optical signals were monitored with a 16 x 16 photodiode array system. A stimulating electrode was placed either at stratum lacunosum-moleculare to activate perforant fibers that make synaptic contacts to the distal apical dendrites or at stratum oriens to induce EPSPs at the basal dendrites of CA1 pyramidal cells. CNQX-sensitive components of the optical signals, which were assumed to be population EPSPs, were isolated. Propagation and attenuation of the CNQX-components were successfully observed with the optical method. At the cell body layer, the peak of the CNQX-sensitive component was delayed by 17.08 ± 1.64 msec from the input sites. Additionally a simulation study was conducted to estimate the passive membrane parameters of the apical dendrites. Estimated apparent internal axial resistivity(R_i) following stratum lacunosum-moleculare stimulation was 76.0 ± 4.2Ωcm and apparent membrane resistivity (R_m) was 27.8 ± 2.1 kΩcm^2 (assuming the membrane capacitance of dendrites C_m= 1.6 µF/cm^2) . These values are comparable to those previously reported. When synaptic inputs were applied at stratum oriens, these apparent passive membrane parameters were different (high R_i and low R_m) , suggesting that nonuniform dendritic membrane conductance or voltage-dependent conductances which are active near the resting potential may contribute to the measured passive membrane properties.","subitem_description_type":"Other"}]},"item_10006_description_7":{"attribute_name":"抄録","attribute_value_mlt":[{"subitem_description":"脳を構成する神経細胞は相互にシナプスで結合する。前シナプス軸索線維終末からは神経伝達物質であるアミノ酸が放出され、この伝達物質がシナプス後膜側細胞のイオンチャネル共役型受容体に結合し、シナプス後電位を生起させる。シナプスは生理的・病理的に重要な機能単位であり、その異常は動物に重篤な病態を惹起する。また、シナプスに作用する薬物を探索する創薬上の意義も大きい。\n　中枢神経系神経細胞は数万におよぶシナプス入力をその樹状突起上の異なる部位に受ける。樹状突起上に発生した興奮性後シナプス膜電位(EPSP)は、樹状突起の受動的膜特性(ケーブル特性)および電位依存性チャネルの分布に規定された変容を受けて細胞体に伝播する。その挙動を確認するため、最近、神経細胞の細胞体と樹状突起の両方から同時に膜電位をガラス電極により測定しえるようになった。しかし、ガラス電極による記録法では空間解像度は著しく悪く、また、細い樹状突起の遠位部からの電位を記録することは不可能である。さらに樹状突起の特定のどの部位で電位変化がおこるのかというような空間的概観を得ることはできない。他方、光学的測定法は空間的解像度が高く、この方法を用いることで、樹状突起を含む神経細胞の全構成要素の膜電位を同時に測定することができる。本研究では、実験動物としてラットを使用し、電位感受性色素を用いた光学的電位測定法で、海馬CA1野の主要な神経細胞である錐体細胞の基底樹状突起、細胞体、先端樹状突起遠位部の全ての層から、十分な空間、時間解像度で膜電位を計測し、樹状突起遠位部への入力に起因するEPSPの伝播・減衰の微細な実像を記録しようとした。これまで電気生理学的手法による神経細胞の研究に広く用いられてきたラットを試料として用いたので、従来の結果と今回の光学的記録を比較することが可能となった。\n　4週齢から6週齢のWistar系雄性ラットを麻酔下で安楽死させ、脳を摘出後、厚さ400μmの海馬スライスを人工脳脊髄液中で作成した。膜電位変動に高速に応答するスチリル系の膜電位感受性蛍光色素であるJPW1114を色素として用いた。本色素は、細胞膜中に膜外側から入り込み、膜電位の変動に応じて蛍光を変化させるため、膜電位の変化に伴う光学的シグナルを検出できる。光学的シグナルは縦横16列合計256素子からなるフォトダイオードアレイシステムにより0.25msec間隔で取得した。海馬スライスのCA1網状分子層に刺入した刺激電極により内嗅皮質からの軸索線維束である貫通線維(perforant path)を興奮させCA1、錐体細胞先端樹状突起遠位シナプスに入力を与えEPSPを惹起した。電位依存的イオンチャネルから流出入する電流の影響を極力排除するため、弱刺激プロトコールを用い、神経細胞が発火しない閾値下のEPSPを観察した。非NMDA型グルタミン酸受容体による速いEPSPを測定するために灌流液に、DL-2-amino-5-phosphonovaleric acid(APV)およびビククリンを添加してそれぞれNMDA型受容体およびGABA_A受容体を阻害した条件下で、光シグナルを測定した。この灌流液に、さらに非NMDA型グルタミン酸受容体の阻害剤である6-cyano-7-nitroquinoxaline-2,3-dione(CNQX)を加えた条件下で観察されるシナプス前神経軸索線維の興奮由来のシグナル成分をこの光シグナルから減算し、集合EPSPに対応するCNQX感受性成分、すなわちグルタミン酸受容体から流入する電流に起因するシナプス後膜側の電位成分を分離した。このCNQX感受性成分の樹状突起に沿った伝播と減衰を測定した。\n　CNQX感受性成分は、細胞体部位でシナプス入力部位に比べて17.08±1.64msecのピークの遅延が生じ、ピーク振幅値は約35%に減衰した。他方、CA1領域上昇層刺激で、基底樹状突起にシナプス入力を与えたところ、CNQX感受性成分は細胞体から先端樹状突起に向かって逆方向に伝播した。このとき、細胞体から495μm離れた先端樹状突起遠位部では、細胞体に比べて15.11±1.29msecのピーク遅延が生じ、ピークのシグナル振幅は20%まで減少した。伝播方向によるシグナル伝播を比較すると、従来の受動的性質のみを有し、かつ膜抵抗が均一に分布する樹状突起膜モデルによる理論的予測と異なり、細胞体から樹状突起に向かって逆方向に伝播するときCNQX感受性成分の減衰はより急峻であった。これらの観測は、多点同時光学的電位測定法を光軸と鉛直に細胞が重積する組織構築をもつ海馬スライスに適用することによって可能になったもので、EPSPの樹状突起に沿った伝播の微細な動態を初めて確認した実験結果である。\n　次に、これらの光学的電位測定データから先端樹状突起のケーブル特性値をシミュレーションにより求めた。シミュレーションには、コンパートメント・モデルに基づく現実的な神経細胞シミュレーション・ソフトである\"NEURON\"を用いた。算出された樹状突起の見かけ上の膜特性値は、先端樹状突起遠位部へのシナプス入力時には、膜の比容量を細胞体において1.0μF/cm^2、樹状突起において1.6μF/cm^2と仮定すると、膜の比抵抗(R_m)は27.8±2.1kΩcm^2となり細胞内の比抵抗(R_i)は76.0±4.2Ωcmとなった。これらの値はガラス微小電極、パッチ電極を用いた旧来の報告値と一致した。他方、基底樹状突起ヘシナプス入力を与えた場合、見かけの受動的な膜特性値はこれと異なり、先端樹状突起遠位入力に比べて高いR_i値および低いR_m値を示した。この伝播方向による膜特性値の違いは、シミュレーションの条件に樹状突起の膜抵抗が一定と仮定したことに起因し、実際は樹状突起は膜抵抗が不均一で、遠位部では膜抵抗が低いことによると考えられる。陽イオンチャネルであるI_hチャネルは細胞膜の過分極によって活性化され、静止膜電位近傍でなお開放している。このI_hの樹状突起における不均一な分布が膜抵抗を不均一にする一因である可能性がある。シミュレーションによる膜特性値の決定は、今後理論的に神経細胞における膜電位の挙動を確定する際に必要な基礎特性を与える意義がある。樹状突起の膜抵抗が不均一である可能性のシミュレーションによる検討、I_hのEPSP伝播に対する役割の実験的確定が残された課題である。\n　本研究の結果から、樹状突起遠位部に入力したEPSPは減衰し、ピーク遅延を生じながら細胞体に到達すること、基底樹状突起に入力したEPSPはより速やかに細胞体に到達したのちに先端樹状突起に伝播するが、反対方向に比べて急峻に減衰することが明らかになった。この特性から、樹状突起遠位部における情報処理は細胞体の活動の影響を受けにくく相対的に独立して行われており、また樹状突起遠位への入力は数10ミリ秒規模の比較的長い経過の時間的加算(temporal integration)に貢献する可能性が示唆された。","subitem_description_type":"Abstract"}]},"item_10006_dissertation_number_12":{"attribute_name":"学位授与番号","attribute_value_mlt":[{"subitem_dissertationnumber":"乙第389号"}]},"item_10006_version_type_18":{"attribute_name":"著者版フラグ","attribute_value_mlt":[{"subitem_version_resource":"http://purl.org/coar/version/c_ab4af688f83e57aa","subitem_version_type":"AM"}]},"item_creator":{"attribute_name":"著者","attribute_type":"creator","attribute_value_mlt":[{"creatorNames":[{"creatorName":"井上, 雅司"}],"nameIdentifiers":[{"nameIdentifier":"16490","nameIdentifierScheme":"WEKO"},{"nameIdentifier":"1000030339098","nameIdentifierScheme":"NRID","nameIdentifierURI":" 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