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脳:優先的な電気的共役が、新皮質の系列依存的微小回路の構築を制御する

Nature 486, 7401 doi: 10.1038/nature10958

放射状グリア細胞は、発生中の新皮質における主要な神経前駆細胞である。個々の放射状グリア前駆細胞の連続的な非対称分裂によっていくつかの姉妹興奮性ニューロンが生じ、これが細長い放射状グリア繊維に沿って移動し、個体発生上のカラム構造を形成する。さらに、この個体発生上のカラム内の姉妹興奮性ニューロンは、別の前駆細胞から生じた周辺のニューロンとではなく、姉妹間相互で優先的に特異的化学シナプスを形成する。この知見は新皮質の機能的カラムの出現の重要な手がかりとなるが、興奮性ニューロンの微小回路のこのような系列依存的構築の基礎については、単一細胞レベルでは解明されていない。今回我々は、放射状に並んだ姉妹興奮性ニューロン間での一時的な電気的共役が、新皮質におけるその後の特異的化学シナプスの形成を制御することを明らかにする。多電極ホールセル記録によって、出生後の初期段階では、姉妹興奮性ニューロンは、周辺の姉妹でない興奮性ニューロンとではなく、姉妹どうしで優先的に強く電気的に共役することがわかった。この優先的共役によって、姉妹興奮性ニューロン間での選択的な電気的連絡が可能になり、それらの細胞における活動電位発生と同期した発火が促進される。興味深いことに、このような電気的連絡は化学シナプス出現の前にほとんど消失するが、この電気的連絡を遮断すると、個体発生上のカラム内での姉妹興奮性ニューロン間のその後の特異的化学シナプス形成が障害される。これらの結果は、系列依存的な一過性の電気的共役と、新皮質の正確な興奮性ニューロン微小回路構築との間に強い関連があることを示唆している。

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