Research Abstract
経頭蓋直流電気刺激が誘発するマウス脳可塑性へのグリア細胞の関与をCa2+イメージング法で解明
Calcium imaging reveals glial involvement in transcranial direct current stimulation-induced plasticity in mouse brain
2016年3月22日 Nature Communications 7 : 11100 doi: 10.1038/ncomms11100
経頭蓋直流刺激法（tDCS）は、多くの神経症状の改善や記憶・認知の強化に使われる治療措置である。この方法は、その治療的価値が注目を集めているが、作用機序についてはほとんどわかっていない。今回、アストログリア細胞（アストロサイト）と一部の興奮性ニューロンでG-CaMP7が発現する遺伝子改変マウスを利用して、tDCSが、大脳皮質全体で、アストロサイトに大きなCa2+上昇をひきおこすことを見出した。このとき、局所的電場電位（LFP）には目立った変化は認められなかった。また、tDCS後に感覚刺激に対する皮質応答の増強が見られた。この増強は、アルファ1型アドレナリン受容体に依存しており、さらにアストロサイトのCa2+上昇が抑制されたIP3R2（2型イノシトールトリスリン酸受容体）欠損マウスでは観察されなかった。これらの結果から、tDCSはアストロサイのCa2+/IP3信号経路を介して皮質のメタ可塑性を変化させると考えられる。
Corresponding Author
Transcranical direct current stimulation (tDCS) is a treatment known to ameliorate various neurological conditions and enhance memory and cognition in humans. tDCS has gained traction for its potential therapeutic value; however, little is known about its mechanism of action. Using a transgenic mouse expressing G-CaMP7 in astrocytes and a subpopulation of excitatory neurons, we find that tDCS induces large-amplitude astrocytic Ca2+ surges across the entire cortex with no obvious changes in the local field potential. Moreover, sensory evoked cortical responses are enhanced after tDCS. These enhancements are dependent on the alpha-1 adrenergic receptor and are not observed in IP3R2 (inositol trisphosphate receptor type 2) knockout mice, in which astrocytic Ca2+ surges are absent. Together, we propose that tDCS changes the metaplasticity of the cortex through astrocytic Ca2+/IP3 signalling.
