Research Abstract
4種類の大脳皮質介在ニューロンの樹状突起の普遍的な性質
Conserved properties of dendritic trees in four cortical interneuron subtypes
2011年9月13日 Scientific Reports 1 : 89 doi: 10.1038/srep00089
樹状突起の形は、シナプス信号の統合やニューロンの興奮性に影響することが知られているが、一見でたらめなパターンになっているように見える。今回、電子顕微鏡連続切片3次元再構成法を使って、4種類の形態が違う大脳新皮質介在ニューロン（非錐体細胞）の樹状突起の形を詳細に解析したところ、4種類の細胞に共通する2つの原理が明らかになった。1つ目は、樹状突起のの断面積は、その点よりも先端にある樹状突起の長さの合計に比例することである。この原理に相応して、樹状突起の分岐点では、分岐前の断面積と分岐後の断面積の合計はほぼ完全に一致していることもわかった。2つ目の原理として、樹状突起の断面は、細胞体に近い太い部分ほど、より扁平な楕円形であることがわかった。コンピュータ・シミュレーション解析をした結果、上述の普遍的形態特性が、細胞体に伝搬するEPSPの大きさが距離依存的に等しくなるというフィルター特性と、細胞体の脱分極電位が全樹状突起へ均一に伝播する現象のベースになっていることがわかった。これらの性質は、今回解析した樹状突起の形が違っているすべての介在ニューロンにあてはまることから、樹状突起の形に関する普遍的な原理であると考えている。
- 自然科学研究機構 生理学研究所
- 国立大学法人 総合研究大学院大学
- 独立行政法人 科学技術振興機構 CREST
- 独立行政法人 理化学研究所 免疫・アレルギー科学 総合研究センター
- ダートマス大学医学系大学院（米国）
- 独立行政法人 理化学研究所 基幹研究所
- カール ツァイスNTS社（ドイツ）
Dendritic trees influence synaptic integration and neuronal excitability, yet appear to develop in rather arbitrary patterns. Using electron microscopy and serial reconstructions, we analyzed the dendritic trees of four morphologically distinct neocortical interneuron subtypes to reveal two underlying organizational principles common to all. First, cross-sectional areas at any given point within a dendrite were proportional to the summed length of all dendritic segments distal to that point. Consistent with this observation, total cross-sectional area was almost perfectly conserved at bifurcation points. Second, dendritic cross-sections became progressively more elliptical at more proximal, larger diameter, dendritic locations. Finally, computer simulations revealed that these conserved morphological features limit distance dependent filtering of somatic EPSPs and facilitate distribution of somatic depolarization into all dendritic compartments. Because these features were shared by all interneurons studied, they may represent common organizational principles underlying the otherwise diverse morphology of dendritic trees.
