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神経:再構築した視床回路のスパイク伝達を調節するフィードバック抑制

Nature 417, 6891 doi: 10.1038/nature00825

感覚情報は視床を経由して大脳皮質に届く。この入力の視床での中継は、覚醒のレベルしだいで変わる。こうした「ゲート作用」には、視床網様核による視床皮質路中継ニューロンの抑制過程が関与しているが、その根本機構については不明の点が多い。今回、この視床皮質路を人工回路と生体との混合ネットワークとしてin vitroで再構築した。網膜細胞の活動をシミュレートした視覚刺激を与え、視床抑制フィードバックループの利得をある臨界値より大きくすると、回路は振動傾向を示し、網膜細胞入力と視床中継出力との時間的な相関を失う。これによって感覚器官から皮質への連絡は機能的に断たれ、典型的な睡眠状態の特徴を示す。逆に、フィードバック抑制の利得を下げ、覚醒レベルを調節するノルアドレナリンを作用させると、両者が合わさって中継ニューロンの入出力相関を増大させる。視床内回路は、フィードバック抑制の利得調節と細胞膜の興奮性の修飾とを組み合わせて、感覚器から皮質へ活動を伝送する中継のゲート微調整を可能にしている。

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