視床下部と海馬の間のシナプスの長期変化の理解

人間の脳の複雑さは他の追随を許さない。 幸いなことに、過去数十年間、神経科学の継続的な発展のおかげで、私たちはそれをある程度理解し始めました。 例えば、我々は現在、ニューロンシナプスが自分の活動や近くのニューロンの活動に反応して長期間にわたって変化する可能性があることを知っています。 。

さまざまな種類の神経可塑性がありますが、長期強化（LTP）は特に海馬（学習と記憶に関連する脳領域）で最も研究されています。 これまでは、海馬が様々な皮質下部領域から様々なタイプの興奮性入力を受けることを知っている。 しかし、皮質下 – 海馬かどうかはまだ不明です。 シナプス グルタミン酸またはGABA神経伝達物質と連携することは、あらゆる形態のLTPを受け、そのような皮質下部入力が海馬活動の長期的な制御に寄与する場合に拡大する。

この問題を明らかにするために、日本の東芝大学の科学者チームは最近、視床下部SuM（supramammillary nucleus）で 顆粒細胞 タツノオトシゴ（DG）領域の（GC）。

ジャーナルに掲載された論文で説明したように セルレポート 2022年12月27日、チームはSuM-GCシナプスで発生するLTPの性質、そのようなLTPがどのように誘発されるのか、どの化学物質とタンパク質が関連しているかを明らかにしようとしました。 この研究は橋本谷由紀（Yuki Hashimotodani）副教授が主導し、東芝大学脳科学大学院の大学院生、ひまわりひまわりと坂葉岳教授の貢献が含まれました。

研究チームは、特定の周波数（色）の光にさらされたときに発火するように修正されたニューロンを持つ遺伝子工学マウスの脳について、さまざまな実験を行いました。 彼らが使用した主なプロトコルの1つは、重要な時間枠内でシナプス前およびシナプス後ニューロンの両方を刺激し、スパイクタイミング依存性可塑性の誘導に基づいていました。 これにより、SuM-GCパスで発生するLTPの種類を確認できました。

結果は、興奮性SuM-GCシナプスが関連LTP、特にHebbian型のLTPを受けることを示している。 簡単に言えば、このタイプの可塑性で一緒に発火するニューロンは、シナプス接続を強化し、将来的に再び一緒に発火する可能性を高めます。 さらに、研究チームは、SuM-GCシナプスがGABAとグルタミン酸を一緒に放出しても、グルタミン酸伝達のみがLTPにつながることを発見した。 さらに、彼らはその過程に関与するシナプス受容体を同定した。

全体的に、彼らの研究は、神経科学者がSuMとDGの間の接続をよりよく理解するのに役立ちます。 「私たちの研究は、SuMとDGの関連活動が皮質下海馬興奮性シナプスでLTPを引き起こす可能性があり、これはGC活動を制御し、SuM-DG経路関連の学習と記憶に貢献できることを示唆しています」 Hashimotodani博士は言った。 。

特に、SuM-DG経路は、空間記憶、睡眠/覚醒周期、覚醒および移動など、多くの脳機能に関連しているので興味深いです。 しかし、科学者たちは、どのタイプのSuM活動パターンがGCとシナプスからLTPにつながるかについてはまだ知らない。

「DG活動に関連してSuMのさまざまなシグナルがLTP誘導に参加できると推測することは誘惑的です。LTP誘導のためのSuMとDGの相関活動を開始する行動条件は今後の研究」とHashimotodaniは言います。

東芝大学提供