「CA1野」の版間の差分
ナビゲーションに移動
検索に移動
編集の要約なし |
|||
| 2行目: | 2行目: | ||
<font size="+1">[http://researchmap.jp/yuujiikegaya 池谷 裕二]、[http://researchmap.jp/nobuyoshi6294 松本 信圭]</font><br> | <font size="+1">[http://researchmap.jp/yuujiikegaya 池谷 裕二]、[http://researchmap.jp/nobuyoshi6294 松本 信圭]</font><br> | ||
''東京大学 大学院薬学系研究科''<br> | ''東京大学 大学院薬学系研究科''<br> | ||
DOI XXXX/XXXX 原稿受付日：2013年12月10日 原稿完成日：2013年月日<br> | DOI [[XXXX]]/XXXX 原稿受付日：2013年12月10日 原稿完成日：2013年月日<br> | ||
担当編集委員：[http://researchmap.jp/hitoshiokamoto 岡本 仁]（独立行政法人理化学研究所 脳科学総合研究センター）<br> | 担当編集委員：[http://researchmap.jp/hitoshiokamoto 岡本 仁]（独立行政法人理化学研究所 脳科学総合研究センター）<br> | ||
</div> | </div> | ||
英：[[CA1]] region 独：CA1-Region 仏：zone CA1 | |||
{{box|text= 海馬の亜領域の一つ。CA2野およびCA3野とともにアンモン角を形成する。虚血に対して脆弱であることでも知られる（対応する内容を本文にご記述ください）。（抄録をご完成下さい。）}} | |||
==CA1野とは== | ==CA1野とは== | ||
[[海馬]]は[[アンモン角]]と歯状回に分類される。さらにアンモン角はその主たる構成細胞である、[[錐体細胞]]の大きさと形状から、[[CA1|CA1野]]、[[CA2|CA2野]]、[[CA3|CA3野]]と3つの亜領域に分類される<ref name=ref1><pubmed>17659782</pubmed></ref> <ref name=ref2>'''Lorente de Nó, R.'''<br>Studies of the structure of the cerebral cortex. II. Continuation of the study of the ammonic system. <br>''J Psychol Neurol'' 46, 113-177. 1934</ref>。CAは、フランスの解剖学者[[wikipedia:fr:René-Jacques Croissant de Garengeot|de Garengeot]]が1742年にアンモン角(''cornu ammonis'')と名付けたことに由来している。（図があればと思います） | |||
本稿ではもっとも解明の進んでいる齧歯目（[[ラット]]および[[マウス]]）のCA[[1野]]について記載する。（イントロをご完成下さい） | |||
== 解剖学的特徴 == | == 解剖学的特徴 == | ||
| 20行目: | 22行目: | ||
===細胞構成=== | ===細胞構成=== | ||
==== 錐体細胞 ==== | ==== 錐体細胞 ==== | ||
CA1野の主要な細胞は[[錐体細胞]] (pyramidal cell)である。 | |||
[[細胞体]]は錐体細胞層の厚みの方向に約3～6個、同じ向きに並び、細胞体層を挟んで両方向に[[樹状突起]]を伸ばしている。[[尖端樹状突起]] (apical dendrite)は細胞体の尖頂側（錐体細胞の形は円錐形である）から起始し、海馬の中心方向（[[歯状回]]側）へと伸びている。（図があればと思います） | |||
存在する層や[[カルビンジン]]に対する[[免疫染色法|免疫標識]]によって3つのサブタイプに分類される<ref name=ref3><pubmed>6751467</pubmed></ref> <ref name=ref4><pubmed>8757246</pubmed></ref> <ref name=ref5><pubmed>9875359</pubmed></ref> <ref name=ref6><pubmed>17185334</pubmed></ref> <ref name=ref7><pubmed>1702115</pubmed></ref>。 | |||
樹状突起の定量的な解析の結果、CA1錐体細胞は位置によらず樹状突起の規模はほぼ一定で、XXXXの場合（動物種をお願いします。）平均すると全長は約12,000～13,000 μmであることが知られている<ref name=ref8><pubmed>8576427</pubmed></ref> <ref name=ref9><pubmed>11226691</pubmed></ref>。平均的なCA1錐体細胞は[[興奮性シナプス|興奮性入力]]を30,000、[[抑制性シナプス|抑制性入力]]を1,700ほど持っていると見積もられている<ref name=ref9 />。抑制性入力は尖端樹状突起の近位に多く、[[スパイン]]を介さずに主軸 (shaft)に直接入力している<ref name=ref10><pubmed>11182239</pubmed></ref>。 | |||
==== 介在神経細胞 ==== | ==== 介在神経細胞 ==== | ||
錐体細胞層以外の層に存在するニューロンは多くが、[[介在神経細胞]] (interneuron)と推定される。 | |||
介在神経細胞は古来、局所に集中した[[軸索叢]] (plexus)を持ち、[[GABA]]（[[抑制性神経伝達物質]]のひとつ）を放出し、樹状突起にスパインがない神経細胞として定義されている。細胞標識法や電気生理学的な記録法が進歩し、介在神経細胞は従来考えられていたよりもずっと多様であることがわかり、伝統的な定義だけでは、どれも必ず例外が現れる<ref name=ref11><pubmed>8841830</pubmed></ref>。しかし実質上は、歯状回や海馬の介在神経細胞のほとんどは、シナプス標的を局所に持ち、スパインを欠き、GABA作動性であると大雑把に捉えて問題はない<ref name=ref12><pubmed>8915675</pubmed></ref>。海馬CA1野の介在神経細胞には、存在する場所や[[シナプス]]標的によって、少なくとも21種の亜種が存在する<ref name=ref13><pubmed>18599766</pubmed></ref>。（図があればと思います） | |||
また、介在神経細胞以外には、錐体細胞層外に投射神経細胞が存在するのが見つかっている。[[放線状層]]には、樹状突起にスパインを有する大きな神経細胞を見出している。この神経細胞の[[軸索]]は[[海馬采]] (fimbria)に向かい、[[ミエリン]]化されていて太い<ref name=ref5 />。 | |||
===入出力=== | ===入出力=== | ||
==== 入力 ==== | ==== 入力 ==== | ||
CA1野への[[興奮性]]入力の主な入力元は、同側[[CA3]]野錐体細胞からの[[シャッファー側枝]]（Schaffer collateral）、および[[嗅内皮質]]からの側頭-アンモン角経路（temporoammonic pathway）である。（模式図があればと思います） | |||
=====CA3野から===== | |||
（もう少し詳しくご記述ください。） | |||
=====嗅内皮質===== | |||
嗅内皮質第3層の[[星状細胞]]からの側頭-アンモン角経路は、海馬の単シナプス性回路（嗅内皮質第3層→CA1野→嗅内皮質第5層）の起始点と考えることが多い。（もう少し詳しくご記述ください。） | |||
==== 出力 ==== | ==== 出力 ==== | ||
CA1錐体細胞には2種の[[海馬体]]内の投射が存在する。一つはすぐ脇の[[海馬支脚]]への投射、もう一つは、[[嗅内皮質]]の深層への投射である。（図があればと思います） | |||
CA3野とは異なり、CA1錐体細胞はCA1野内で目立った軸索側枝（[[連合線維]]）を形成していない。CA1野の軸索は[[白板]]（alveus）や上昇層の中を[[海馬支脚]]に向かって走行するが、時折、その側枝が上昇層や錐体細胞層に進入している。 | |||
===== | ===== 海馬支脚へ ===== | ||
CA1錐体細胞の軸索は上昇層もしくは白板を伸長し、海馬支脚の方向に鋭く折れ曲がっている。海馬支脚に到達した軸索は、錐体細胞層方向に再び入り込み、錐体細胞層および分子層中で網目状に細かく枝分かれする。 | |||
海馬支脚への投射は整然としたカラム状空間的配置を持っている。これは勾配（gradient）則に従った、CA3野からCA1野への投射とは対照的である。（図があればと思います） | |||
== 場所細胞との関連 == | [[CA1c野]]（CA1野の中でCA3野に近い側）からの投射は遠位海馬支脚（海馬支脚をCA1野からの距離で3分割にした部分のうちCA1野から遠い部分）に投射している。[[CA1a野]]からの投射は境界を横切ってすぐの近位海馬支脚（海馬支脚をCA1野からの距離で3分割にした部分のうちCA1野から近い部分）に投射している。[[CA1b野]]は中位海馬支脚に投射している。 | ||
[[場所細胞]] | |||
さらに、[[wj:西洋ワサビ|西洋ワサビ]][[wj:ペルオキシダーゼ|ペルオキシダーゼ]]を錐体細胞1個1個に注入し、個々の軸索を可視化した実験によって、CA1軸索が海馬支脚の錐体細胞層の約3分の1の幅ごとに分かれて投射しているこが示されている。 | |||
この解剖学的特徴からCA1野から海馬支脚への投射は、その構造形態によって、3つに分けられることになる。 | |||
===== 嗅内皮質の深層へ===== | |||
CA1野は嗅内皮質に情報を戻す最初の海馬の部位という意味で、歯状回や他の海馬亜領域（CA3野、[[CA2]]野）とは決定的に性格を異にしている。 | |||
CA1野から嗅内皮質への投射は、海馬のすべての長軸および短軸から広く起始し、主に[[内側嗅内皮質]]へ投射しているが、一部は外側嗅内皮質へも投射している。これらの投射の多くは嗅内皮質第5層を標的としている。 | |||
== 機能 == | |||
（シナプス可塑性などシナプスレベルでの機能についてもお願いいたします） | |||
=== 場所細胞との関連 === | |||
[[場所細胞]]とは、動物が特定の場所（場所[[受容野]]）に存在する時に、高い頻度で発火するニューロンのことである。場所細胞は、[[wj:エドワード・トールマン|Tolman]]が提唱した[[認知地図仮説]]の裏付けともされている。 | |||
海馬CA1野の場所細胞の細胞内動態（発火メカニズム）は、生体動物を対象とした[[パッチクランプ記録法]]により明らかになった<ref name=ref14><pubmed>19829374</pubmed></ref>。また、ある錐体細胞が場所受容野を持つか持たないか、すなわち、場所細胞となるかならないかは、細胞の内因的特性によって予め決まっている<ref name=ref15><pubmed>21482360</pubmed></ref>。また海馬CA1錐体細胞は、[[脱分極]]性および[[過分極]]性電流の注入により、可逆的に場所細胞へと変化することも知られている<ref name=ref16><pubmed>22904011</pubmed></ref>。 | 海馬CA1野の場所細胞の細胞内動態（発火メカニズム）は、生体動物を対象とした[[パッチクランプ記録法]]により明らかになった<ref name=ref14><pubmed>19829374</pubmed></ref>。また、ある錐体細胞が場所受容野を持つか持たないか、すなわち、場所細胞となるかならないかは、細胞の内因的特性によって予め決まっている<ref name=ref15><pubmed>21482360</pubmed></ref>。また海馬CA1錐体細胞は、[[脱分極]]性および[[過分極]]性電流の注入により、可逆的に場所細胞へと変化することも知られている<ref name=ref16><pubmed>22904011</pubmed></ref>。 | ||
==疾患との関連== | |||
虚血に対して脆弱であることでも知られる... | |||
==関連項目== | ==関連項目== | ||
2014年11月1日 (土) 13:11時点における版
池谷 裕二、松本 信圭
東京大学 大学院薬学系研究科
DOI XXXX/XXXX 原稿受付日：2013年12月10日 原稿完成日：2013年月日
担当編集委員：岡本 仁（独立行政法人理化学研究所 脳科学総合研究センター）
英：CA1 region 独：CA1-Region 仏：zone CA1
海馬の亜領域の一つ。CA2野およびCA3野とともにアンモン角を形成する。虚血に対して脆弱であることでも知られる（対応する内容を本文にご記述ください）。（抄録をご完成下さい。）
CA1野とは
海馬はアンモン角と歯状回に分類される。さらにアンモン角はその主たる構成細胞である、錐体細胞の大きさと形状から、CA1野、CA2野、CA3野と3つの亜領域に分類される[1] [2]。CAは、フランスの解剖学者de Garengeotが1742年にアンモン角(cornu ammonis)と名付けたことに由来している。（図があればと思います）
本稿ではもっとも解明の進んでいる齧歯目（ラットおよびマウス）のCA1野について記載する。（イントロをご完成下さい）
解剖学的特徴
層構造
脳室側から上昇層 (stratum oriens)、錐体細胞層 (stratum pyramidale)、放線状層 (stratum radiatum)、網状分子層 (stratum lacunosum-moleculare)の4領域からなる。
細胞構成
錐体細胞
CA1野の主要な細胞は錐体細胞 (pyramidal cell)である。
細胞体は錐体細胞層の厚みの方向に約3～6個、同じ向きに並び、細胞体層を挟んで両方向に樹状突起を伸ばしている。尖端樹状突起 (apical dendrite)は細胞体の尖頂側（錐体細胞の形は円錐形である）から起始し、海馬の中心方向（歯状回側）へと伸びている。（図があればと思います）
存在する層やカルビンジンに対する免疫標識によって3つのサブタイプに分類される[4] [5] [6] [7] [8]。
樹状突起の定量的な解析の結果、CA1錐体細胞は位置によらず樹状突起の規模はほぼ一定で、XXXXの場合（動物種をお願いします。）平均すると全長は約12,000～13,000 μmであることが知られている[9] [10]。平均的なCA1錐体細胞は興奮性入力を30,000、抑制性入力を1,700ほど持っていると見積もられている[10]。抑制性入力は尖端樹状突起の近位に多く、スパインを介さずに主軸 (shaft)に直接入力している[11]。
介在神経細胞
錐体細胞層以外の層に存在するニューロンは多くが、介在神経細胞 (interneuron)と推定される。
介在神経細胞は古来、局所に集中した軸索叢 (plexus)を持ち、GABA（抑制性神経伝達物質のひとつ）を放出し、樹状突起にスパインがない神経細胞として定義されている。細胞標識法や電気生理学的な記録法が進歩し、介在神経細胞は従来考えられていたよりもずっと多様であることがわかり、伝統的な定義だけでは、どれも必ず例外が現れる[12]。しかし実質上は、歯状回や海馬の介在神経細胞のほとんどは、シナプス標的を局所に持ち、スパインを欠き、GABA作動性であると大雑把に捉えて問題はない[13]。海馬CA1野の介在神経細胞には、存在する場所やシナプス標的によって、少なくとも21種の亜種が存在する[14]。（図があればと思います）
また、介在神経細胞以外には、錐体細胞層外に投射神経細胞が存在するのが見つかっている。放線状層には、樹状突起にスパインを有する大きな神経細胞を見出している。この神経細胞の軸索は海馬采 (fimbria)に向かい、ミエリン化されていて太い[6]。
入出力
入力
CA1野への興奮性入力の主な入力元は、同側CA3野錐体細胞からのシャッファー側枝（Schaffer collateral）、および嗅内皮質からの側頭-アンモン角経路（temporoammonic pathway）である。（模式図があればと思います）
CA3野から
（もう少し詳しくご記述ください。）
嗅内皮質
嗅内皮質第3層の星状細胞からの側頭-アンモン角経路は、海馬の単シナプス性回路（嗅内皮質第3層→CA1野→嗅内皮質第5層）の起始点と考えることが多い。（もう少し詳しくご記述ください。）
出力
CA1錐体細胞には2種の海馬体内の投射が存在する。一つはすぐ脇の海馬支脚への投射、もう一つは、嗅内皮質の深層への投射である。（図があればと思います）
CA3野とは異なり、CA1錐体細胞はCA1野内で目立った軸索側枝（連合線維）を形成していない。CA1野の軸索は白板（alveus）や上昇層の中を海馬支脚に向かって走行するが、時折、その側枝が上昇層や錐体細胞層に進入している。
海馬支脚へ
CA1錐体細胞の軸索は上昇層もしくは白板を伸長し、海馬支脚の方向に鋭く折れ曲がっている。海馬支脚に到達した軸索は、錐体細胞層方向に再び入り込み、錐体細胞層および分子層中で網目状に細かく枝分かれする。
海馬支脚への投射は整然としたカラム状空間的配置を持っている。これは勾配（gradient）則に従った、CA3野からCA1野への投射とは対照的である。（図があればと思います）
CA1c野（CA1野の中でCA3野に近い側）からの投射は遠位海馬支脚（海馬支脚をCA1野からの距離で3分割にした部分のうちCA1野から遠い部分）に投射している。CA1a野からの投射は境界を横切ってすぐの近位海馬支脚（海馬支脚をCA1野からの距離で3分割にした部分のうちCA1野から近い部分）に投射している。CA1b野は中位海馬支脚に投射している。
さらに、西洋ワサビペルオキシダーゼを錐体細胞1個1個に注入し、個々の軸索を可視化した実験によって、CA1軸索が海馬支脚の錐体細胞層の約3分の1の幅ごとに分かれて投射しているこが示されている。
この解剖学的特徴からCA1野から海馬支脚への投射は、その構造形態によって、3つに分けられることになる。
嗅内皮質の深層へ
CA1野は嗅内皮質に情報を戻す最初の海馬の部位という意味で、歯状回や他の海馬亜領域（CA3野、CA2野）とは決定的に性格を異にしている。
CA1野から嗅内皮質への投射は、海馬のすべての長軸および短軸から広く起始し、主に内側嗅内皮質へ投射しているが、一部は外側嗅内皮質へも投射している。これらの投射の多くは嗅内皮質第5層を標的としている。
機能
（シナプス可塑性などシナプスレベルでの機能についてもお願いいたします）
場所細胞との関連
場所細胞とは、動物が特定の場所（場所受容野）に存在する時に、高い頻度で発火するニューロンのことである。場所細胞は、Tolmanが提唱した認知地図仮説の裏付けともされている。
海馬CA1野の場所細胞の細胞内動態（発火メカニズム）は、生体動物を対象としたパッチクランプ記録法により明らかになった[15]。また、ある錐体細胞が場所受容野を持つか持たないか、すなわち、場所細胞となるかならないかは、細胞の内因的特性によって予め決まっている[16]。また海馬CA1錐体細胞は、脱分極性および過分極性電流の注入により、可逆的に場所細胞へと変化することも知られている[17]。
疾患との関連
虚血に対して脆弱であることでも知られる...
関連項目
参考文献
- ↑
Fairén, A. (2007).
Cajal and Lorente de Nó on cortical interneurons: coincidences and progress. Brain research reviews, 55(2), 430-44. [PubMed:17659782] [WorldCat] [DOI] - ↑ Lorente de Nó, R.
Studies of the structure of the cerebral cortex. II. Continuation of the study of the ammonic system.
J Psychol Neurol 46, 113-177. 1934 - ↑
Ishizuka, N., Cowan, W.M., & Amaral, D.G. (1995).
A quantitative analysis of the dendritic organization of pyramidal cells in the rat hippocampus. The Journal of comparative neurology, 362(1), 17-45. [PubMed:8576427] [WorldCat] [DOI] - ↑
Baimbridge, K.G., & Miller, J.J. (1982).
Immunohistochemical localization of calcium-binding protein in the cerebellum, hippocampal formation and olfactory bulb of the rat. Brain research, 245(2), 223-9. [PubMed:6751467] [WorldCat] [DOI] - ↑
Maccaferri, G., & McBain, C.J. (1996).
Long-term potentiation in distinct subtypes of hippocampal nonpyramidal neurons. The Journal of neuroscience : the official journal of the Society for Neuroscience, 16(17), 5334-43. [PubMed:8757246] [WorldCat] - ↑ 6.0 6.1
Gulyás, A.I., Tóth, K., McBain, C.J., & Freund, T.F. (1998).
Stratum radiatum giant cells: a type of principal cell in the rat hippocampus. The European journal of neuroscience, 10(12), 3813-22. [PubMed:9875359] [WorldCat] [DOI] - ↑
Bullis, J.B., Jones, T.D., & Poolos, N.P. (2007).
Reversed somatodendritic I(h) gradient in a class of rat hippocampal neurons with pyramidal morphology. The Journal of physiology, 579(Pt 2), 431-43. [PubMed:17185334] [PMC] [WorldCat] [DOI] - ↑
van Groen, T., & Wyss, J.M. (1990).
Extrinsic projections from area CA1 of the rat hippocampus: olfactory, cortical, subcortical, and bilateral hippocampal formation projections. The Journal of comparative neurology, 302(3), 515-28. [PubMed:1702115] [WorldCat] [DOI] - ↑
Ishizuka, N., Cowan, W.M., & Amaral, D.G. (1995).
A quantitative analysis of the dendritic organization of pyramidal cells in the rat hippocampus. The Journal of comparative neurology, 362(1), 17-45. [PubMed:8576427] [WorldCat] [DOI] - ↑ 10.0 10.1
Megías, M., Emri, Z., Freund, T.F., & Gulyás, A.I. (2001).
Total number and distribution of inhibitory and excitatory synapses on hippocampal CA1 pyramidal cells. Neuroscience, 102(3), 527-40. [PubMed:11226691] [WorldCat] [DOI] - ↑
Papp, E., Leinekugel, X., Henze, D.A., Lee, J., & Buzsáki, G. (2001).
The apical shaft of CA1 pyramidal cells is under GABAergic interneuronal control. Neuroscience, 102(4), 715-21. [PubMed:11182239] [WorldCat] [DOI] - ↑
Buckmaster, P.S., & Soltesz, I. (1996).
Neurobiology of hippocampal interneurons: a workshop review. Hippocampus, 6(3), 330-9. [PubMed:8841830] [WorldCat] [DOI] - ↑
Freund, T.F., & Buzsáki, G. (1996).
Interneurons of the hippocampus. Hippocampus, 6(4), 347-470. [PubMed:8915675] [WorldCat] [DOI] - ↑
Klausberger, T., & Somogyi, P. (2008).
Neuronal diversity and temporal dynamics: the unity of hippocampal circuit operations. Science (New York, N.Y.), 321(5885), 53-7. [PubMed:18599766] [PMC] [WorldCat] [DOI] - ↑
Harvey, C.D., Collman, F., Dombeck, D.A., & Tank, D.W. (2009).
Intracellular dynamics of hippocampal place cells during virtual navigation. Nature, 461(7266), 941-6. [PubMed:19829374] [PMC] [WorldCat] [DOI] - ↑
Epsztein, J., Brecht, M., & Lee, A.K. (2011).
Intracellular determinants of hippocampal CA1 place and silent cell activity in a novel environment. Neuron, 70(1), 109-20. [PubMed:21482360] [PMC] [WorldCat] [DOI] - ↑
Lee, D., Lin, B.J., & Lee, A.K. (2012).
Hippocampal place fields emerge upon single-cell manipulation of excitability during behavior. Science (New York, N.Y.), 337(6096), 849-53. [PubMed:22904011] [WorldCat] [DOI]