主な研究業績

最近の主な研究業績

大脳皮質の最も深い場所にある神経細胞が 経験に応じて変化することが明らかに

2023年02月21日

　我々は、生まれた直後から様々な経験を積み、周りの世界に適応します。その際、非常に重要なのが、神経細胞の変化です。特に、出生前後の大脳皮質では、神経細胞が劇的に変化しており、この時期の神経回路の形成には、サブプレートニューロンと呼ばれる神経細胞が重要な役割を果たします。サブプレートニューロンの多くは回路形成が終わる頃に細胞死によって消失しますが、その一部は大脳皮質の最も深い場所にある6b層に生き残ることが知られています。しかしながら、6b層は皮質の奥深くに存在しているため、計測が難しく、生き残ったサブプレートニューロンの機能については、これまでよくわかっていませんでした。
　今回、研究グループは、実験に使用する薬剤や計測期間などを改善することで、これまで難しいとされてきた6b層からの2光子カルシウムイメージング計測に成功しました。さらに、組織透明化と抗体染色を用いたところ、カルシウムイメージング計測を行った6b層の神経細胞の7割以上がサブプレートニューロンマーカータンパクを発現することがわかりました(図1)。そこで、サブプレートニューロンの機能特性について調べた結果、サブプレートニューロンは他の一次視覚野神経細胞と同様に、方位選択性注1と空間周波数選択性注2といった機能的な特徴を持つことが明らかになりました。
　次に研究グループは、6b層の神経細胞が経験によって変化するのかを調べました。ヒトを含む哺乳類の大脳皮質一次視覚野の神経細胞は、経験により機能的性質が変化することが知られています。たとえば、一次視覚野の個々の神経細胞は左右どちらか一方の眼から入った情報に強く反応しますが、生後間もなく片眼をふさいで視覚入力を遮断すると、ふさがれた眼からの入力に反応する細胞は減り、その後、開いている眼からの入力に反応する細胞が増加します。この変化は、眼優位可塑性と呼ばれます。研究グループは、この眼優位可塑性が6b層の神経細胞にも起こるのか、2光子イメージングを用いて調べました。生後26日齢のマウスにおいて片眼からの入力を遮断した結果、3日後には遮断した側の眼からの入力に反応する細胞が減っていることが分かりました(図2)。これらの結果は6b層には、経験依存的に変化し、眼優位可塑性が生じる神経細胞が存在することを示しています。

用語説明
注1) 方位選択性:一次視覚野の神経細胞の持つ機能的な特徴の一つで、特定の傾きを持つ視覚刺激に対しての神経細胞の視覚応答選択性。
注2) 空間周波数選択性:一次視覚野の神経細胞の持つ機能的な特徴の一つで、視覚刺激の細かさに対する視覚応答選択性。

Yoneda T, Hayashi K, and Yoshimura Y (2023) Experience-dependent functional plasticity and visual response selectivity of surviving subplate neurons in the mouse visual cortex. PNAS. DOI: 10.1073/pnas.2217011120