脳スライスと一次細胞培養における錐体ニューロンの弾道標識

2000年、Gan et al. は、種々の親油性色素を組み合わせた神経系における個々のニューロンおよびグリアに対する迅速な標識技術を説明し、異なる色^11,22を有する多くの脳細胞の同時標識を可能にする。最近では、脳スライスのニューロンに蛍光色素(Dil)を導入したシーボルトら³によって弾道標識技術が説明された。多目的な染色技術、弾道標識は、複数の動物種で、年齢の広い範囲にわたって利用される能力のために高く評価される。さらに、免疫染色と組み合わせて、脳細胞³の亜集団を同定することができる。従来の技術(例えば、ゴルジ・コックス銀含浸、マイクロインジェクション⁾⁴と比較して、弾道標識は樹状棘を含む形態学的特徴をより明確に区別する機会を与える。⁵

興奮性錐体ニューロンは、単一の大きな尖形樹状突起、複数の短い基礎樹状突起、および樹状脊椎の数千人によって特徴付けられる^6。錐体ニューロンは、前頭前野(PFC)および海馬を含む高次認知処理に関連する複数の脳領域で発見される。PFCでは、錐体ニューロンは層II/IIIおよび層Vで観察され、それぞれが独特の形態を示す。具体的には、PFCの層II/IIIの錐体ニューロンは、層^V6の錐体ニューロンよりも短い有端樹状突起および枝分かれが少ない。海馬内では、錐体ニューロンはCA1とCA3の両方の領域に位置し、それぞれが異なる形態を示しています。具体的には、CA1領域における錐体ニューロンは、より特徴的な尖体樹状突起を呈し、分岐は、CA3領域⁶に対して、ソーマから遠く離れた場所で生じる。

PFCと海馬の両方の錐体ニューロン上の樹状脊椎は興奮シナプス⁷の主要な部位である。樹状脊椎の形態学的特徴は、古典的に3つの主要なカテゴリ(すなわち、薄い、頑固、またはキノコ⁸⁾に特徴付けられるが、興奮性シナプス⁹の大きさに関連している。細い棘は、長くて細い首、小さな球根の頭部、およびより小さなポストナプティクス密度によって特徴付けられるが、より不安定であり、弱い接続を開発する。しかし、より大きな樹状脊椎の頭部を有するキノコ脊椎は、より強いシナプス接続を形成することが認められ、その大きなサイズに起因する効果がある。鋭い対照的に、頑固な棘は脊柱首を欠き、頭頸部容積比⁸にほぼ等しい。海馬内では、分岐した脊椎も観察され、それによって脊椎は同じ樹状脊椎頸部¹⁰から出現する複数の頭部を有する。したがって、樹状脊椎の形態学的変化は、機能性および構造的能力を反映する可能性がある。さらに、樹状脊椎の大きさと形状が構造的可塑性に関連していることを実証した研究は、小さな棘が学習と注意に関与しているのに対し、より大きく、より安定した脊椎は、記憶¹¹を含む長期的なプロセスに関与しているという考えにつながる。さらに、樹状突起に沿った樹状脊椎の分布は、シナプス接続^性5,1212と関連している可能性がある。

したがって、本方法論的論文には3つの目標があります:1)成功率(すなわち、ニューロンが選択基準を満たし、分析に適しているニューロン)で利用された弾道標識のプロトコルを83.3%5、12、13と複数の脳領域(すなわち、PFC、側坐核、海馬)にわたって提示する。^5,12,132)この技術の一般化性と、インビトロで成長したニューロンへの応用を実証する。3) 神経再建ソフトウェアで利用される方法論と、そのようなデータから引き出すことができる推論を詳述する。