GABA_B受容体を介したマウス上丘でのバースト発火の制御機構

概要

中脳上丘中間層ニューロンのバースト発火は興味の対象にすばやく視線を向ける眼球サッケード運動の開始において重要である。げっ歯類の上丘スライス標本においてGABA_A受容体を介する抑制が減弱すると上丘浅層の刺激により上丘中間層でバースト発火が生成することが報告されている。この実験系は眼球サッケード運動の発現制御機構を解析する上で非常に有効なモデルとなりうる。本研究では、このモデルを用いてGABA_B受容体のバースト発火に対する役割をGAD67-GFP knock-in mouseを用いたスライスパッチクランプ法により検証した。GABA_A受容体アンタゴニストgabazineの存在下、上丘浅層を単発電気刺激すると中間層non-GABAニューロンにおいてバースト発火が誘発された。GABA_B受容体アンタゴニストのCGP52432（CGP）を追加適用すると、バースト発火の持続時間は顕著に増大した。Voltage clamp下では持続時間の非常に長いバースト状のEPSCsが誘発された。同様の効果はCGPを浅層に局所投与することでも観察された。Gabazine存在下ではGABAニューロンもバースト発火を示すことから、以上の結果は、上丘浅層に発現するGABA_B受容体がシナプスから遊離されたGABAにより活性化されるとバースト発火の持続時間を制限するように機能していることを示唆している。浅層に存在するnarrow field vertical cellでは局所の連続電気刺激によりCGP-sensitiveな外向き電流が誘発され、wide field vertical cellでは遠位樹状突起へのグルタミン酸パフ適用による脱分極反応がGABA_B受容体アゴニストのバクロフェンパフ適用によるシャンティング機構によって抑制されることを見出した。さらに、浅層刺激により遊離されたGABAがグルタミン酸作動性シナプス終末に存在するGABA_B受容体に作用することで、グルタミン酸の遊離を制御していることが分かった。以上の結果は、上丘浅層のGABA_B受容体は上丘局所回路でのバースト発火の持続時間を制限する機能を持ち、サッケード運動が適切に終了する上で重要な役割を果たす可能性を示唆している。

論文情報

Katsuyuki Kaneda,^1,2 Penphimon Phongphanphanee,^1,2 Tomoko Katoh,¹ Kaoru Isa,^1,3 Yuchio Yanagawa,⁴ Kunihiko Obata,⁵ and Tadashi Isa.^1,2,3 Regulation of Burst Activity through Presynaptic and Postsynaptic GABA_B Receptors in Mouse Superior Colliculus. The Journal of Neuroscience, 23 Jan 2008; 28 (4) 816-827

1. Department of Developmental Physiology, National Institute for Physiological Sciences
2. The Graduate University for Advanced Studies
3. Core Research for Evolutional Science and Technology, Japan Science and Technology Agency
4. Department of Genetic and Behavioral Neuroscience, Gunma University Graduate School of Medicine
5. Neuronal Circuit Mechanisms Research Group, RIKEN Brain Science Institute

【 図 】

Schematic of local circuit underlying GABA_BR-mediated regulation of bursts in the SC. Postsynaptic GABA_BRs expressed both in NFV and WFV cells and presynaptic GABA_BRs located on glutamatergic synaptic terminals in the SGS are activated by synaptically released GABA during bursts of SGS GABAergic neurons. Hyperpolarization in NFV cells, shunting inhibition in WFV cells, and reduction of glutamate release may contribute to the limitation of burst duration. When GABA_BRs are blocked, burst duration in the SGS may be prolonged in an NMDAR-dependent manner, and then, the prolonged burst may spread to the SGI. Thus the burst duration of the SGI may also be prolonged. Note that the localization of the receptors and synaptic connections essential to explain the present results are depicted and other components such as AMPA ⁄ Kainate receptors and GABA_ARs are not drawn for clarity.