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== 大脳皮質や海馬のバスケット細胞 == | == 大脳皮質や海馬のバスケット細胞 == | ||
=== 形態的分類 === | |||
==== 大脳皮質 ==== | |||
=== | [[image: バスケット細胞 図‐1.jpg|thumb|350px|'''図1．大脳皮質のバスケット細胞'''<br>LBC,ラージバスケット、SBC,スモールバスケット、FS-BC, Fast-spiking型バスケット細胞。黒，樹状突起、赤，軸索。(生理学研究所・大脳神経回路論研究部門)。]] | ||
大脳皮質のバスケット細胞は、large basket細胞とsmall basket細胞に大きく分類される（図1）。 | |||
===== Large basket 細胞 ===== | |||
Large basket 細胞の細胞体は、直径20-30μｍ程度の大きさがあり、[[棘突起]]（spine）があまり見られない樹状突起が多極に広がっている。軸索は、水平・垂直方向に～1000μｍ程度まで広がっている。 | |||
===== Small basket細胞 ===== | |||
Small basket細胞は、直径が～20μｍ程度の小さな細胞体を持ち、棘突起があまり見られない樹状突起が多極に広がっている。軸索の走行は局所的に密度が高く、大脳皮質では一つの層に限局される。large basket細胞とは異なり、軸索の走行は水平方向には300μｍ程度に留まる。 | |||
また、最近ではsmall basketのように局所的に密度が高い軸索走行と長距離を走行する軸索の両方を持つnest basket細胞<ref name=ref2><pubmed>11884355</pubmed></ref>を加えて3種類に分類される。 | |||
==== 海馬 ==== | |||
= | 海馬の歯状回にあるバスケット細胞は、樹上突起の走行や細胞体の形状から1）錐体バスケット、2）fusiform（紡錘状）バスケット、3）水平バスケット、4）Inverted fusiformバスケット、5）molecular layer（分子層）バスケット細胞の少なくとも5種類の細胞タイプに分類することができる<ref name=ref3><pubmed>6619905</pubmed></ref>。 | ||
== 化学物質の発現 == | |||
= | [[image: バスケット細胞 図‐2.jpg|thumb|350px|'''図2．大脳皮質のdescendingバスケット細胞'''<br> | ||
<ref name=ref4 />より抜粋。]] | |||
ラットの大脳皮質においては、large basket細胞やnest basket細胞の約50％はパルブアルブミン（PV）のmRNAを発現している。しかし、small basket細胞は、5％程度しかパルブアルブミンを発現しておらず、70％程度の細胞でコレシストキニンを発現している,ref name=ref2 />。また、下降性の軸索を持つdescending basket細胞という細胞も報告されているが（図2）、この細胞は血管作動性腸管ペプチド(VIP; vasoactive intestinal polypeptide)や副腎皮質刺激ホルモン放出因子(CRF; corticotropin releasing factor)を発現している<ref name=ref4><pubmed>15044524</pubmed></ref>。 | |||
海馬においてもバスケット細胞は、パルブアルブミンやコレシストキニンを発現している。 | |||
== 発火特性 == | |||
[[image: バスケット細胞 図‐3.jpg|thumb|350px|'''図3．大脳皮質のfast-spiking細胞の電流注入による発火応答'''<br>(生理学研究所・大脳神経回路論研究部門)。]] | |||
パルブアルブミン（PV）を発現しているバスケット細胞は、fast-spiking型である（図3）。大脳皮質や海馬のバスケット細胞では様々な発火特性を示す細胞が見られるが、最も多く見られるのはfast-spiking型である<ref name=ref5><pubmed>8395585</pubmed></ref>。他に、late-spiking型やnon-FS型の発火特性を示す細胞もある。non-FS型のバスケット細胞では、large basketはCCKを発現していることが多く、small basketはVIP/CCK/CRFなどを発現していることが多い<ref name=ref3 />。 | |||
=== | == 大脳皮質や海馬のバスケット細胞の機能 == | ||
大脳皮質では第1層を除く全ての層にバスケット細胞があり、皮質の主要な抑制性介在細胞タイプである。海馬のバスケット細胞は、歯状回では顆粒細胞層と歯状回門の境界付近に、CA1では錐体細胞層やその近傍に多く見られる。Fast-spiking型バスケット細胞はお互いに化学シナプスだけでなくギャップジャンクション（電気シナプス）を介して電気的に結合している<ref name=ref6><pubmed>15927686</pubmed></ref>。バスケット細胞は錐体細胞の細胞体や樹状突起基部にシナプスを形成することから、錐体細胞に同期的・周期的な発火活動を引き起こすと考えられている。一方、パルブアルブミン（PV）を発現するfast-spiking型バスケット細胞とコレシストキニン（CCK）を発現するバスケット細胞では、その神経終末のカナビノイドなどによる伝達物質放出の調節が異なることが知られている<ref name=ref7><pubmed>17920013</pubmed></ref>。従って、バスケット細胞サブタイプ間で錐体細胞の活動制御様式が分化していると考えられる。 | |||
== 小脳のバスケット細胞 == | |||
=== | === 形態学的特徴 === | ||
[[image: バスケット細胞 図‐4.jpg|thumb|350px|'''図4．小脳バスケット細胞の樹状突起と軸索の形態'''<br>ML,分子層、PK,プルキンエ細胞（点線）、GrL, 顆粒層。矢印、プルキンエ細胞をバスケット状にとりまいている軸索の側枝。スケールバー,100μm。<ref><pubmed>2723768</pubmed></ref>より抜粋。]] | |||
= | 小脳のバスケット細胞は、カルシウム結合タンパク質であるパルブアルブミン（PV）を発現している<ref name=ref8><pubmed>14964684</pubmed></ref>。バスケット細胞は小脳分子層のプルキンエ細胞層に近いところに多く見られる。これらは、平行線維から興奮性入力を受けプルキンエ細胞の細胞体に抑制性シナプスを形成する。小脳バスケット細胞の特徴は、その軸索走行パタンにある。その軸索は、プルキンエ細胞の直上を小葉を超えて長く走行する。その途中で垂直に下降する側枝を出し、プルキンエ細胞の細胞体をとりまくようにシナプスを形成する（図4）。 | ||
== 小脳バスケット細胞の機能 == | |||
[[image: バスケット細胞 図‐5.jpg|thumb|350px|'''図5．小脳の回路図'''<br>PC; プルキンエ細胞、BC; バスケット細胞、pf; 平行線維、cf; 登状線維。]] | |||
小脳の出力細胞であるプルキンエ細胞は、平行線維と登上線維から興奮性シナプス入力を受ける。バスケット細胞は平行線維からの興奮性入力を受け、プルキンエ細胞にフィードフォワード抑制をかける（図5）。プルキンエ細胞は平行線維からの樹状突起興奮に続き、細胞体ではバスケット細胞からの抑制を受ける。従って、小脳バスケット細胞はプルキンエ細胞の発火タイミングを決めるのに重要な役割をしていると考えられる<ref name=ref9><pubmed>15613376</pubmed></ref>。 | |||
== 参考文献 == | == 参考文献 == | ||
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<references /> | <references /> | ||
（執筆者：大塚岳、川口泰雄 担当編集委員：渡辺大） | |||
2012年11月27日 (火) 14:21時点における版
英語名：basket cell 独：Korbzelle 仏：cellule à corbeille
同義語：籠細胞
定義
バスケット細胞とは、脳領域の海馬や大脳皮質、小脳の分子層にあるGABA作動性介在細胞である。元々はネコやサルの皮質細胞で、軸索が標的細胞の細胞体をバスケット状に囲むことからバスケット細胞と命名された[1]。同様な細胞はラットなどでは見出し難かったが、軸索のブトンの多くが（15-40％）標的細胞の細胞体と樹状突起基部に存在するものをバスケット細胞とした。大脳皮質や海馬では錐体細胞、小脳においてはプルキンエ細胞にシナプスを主に形成する。バスケット細胞の樹状突起は、多極で複雑に広がっている。大脳皮質や海馬では、カルシウム結合タンパク質であるパルブアルブミン（parvalbumin）や、コレシストキニン（cholecystokinin;CCK）を発現している。
大脳皮質や海馬のバスケット細胞
形態的分類
大脳皮質
LBC,ラージバスケット、SBC,スモールバスケット、FS-BC, Fast-spiking型バスケット細胞。黒，樹状突起、赤，軸索。(生理学研究所・大脳神経回路論研究部門)。
大脳皮質のバスケット細胞は、large basket細胞とsmall basket細胞に大きく分類される（図1）。
Large basket 細胞
Large basket 細胞の細胞体は、直径20-30μｍ程度の大きさがあり、棘突起（spine）があまり見られない樹状突起が多極に広がっている。軸索は、水平・垂直方向に～1000μｍ程度まで広がっている。
Small basket細胞
Small basket細胞は、直径が～20μｍ程度の小さな細胞体を持ち、棘突起があまり見られない樹状突起が多極に広がっている。軸索の走行は局所的に密度が高く、大脳皮質では一つの層に限局される。large basket細胞とは異なり、軸索の走行は水平方向には300μｍ程度に留まる。
また、最近ではsmall basketのように局所的に密度が高い軸索走行と長距離を走行する軸索の両方を持つnest basket細胞[2]を加えて3種類に分類される。
海馬
海馬の歯状回にあるバスケット細胞は、樹上突起の走行や細胞体の形状から1）錐体バスケット、2）fusiform（紡錘状）バスケット、3）水平バスケット、4）Inverted fusiformバスケット、5）molecular layer（分子層）バスケット細胞の少なくとも5種類の細胞タイプに分類することができる[3]。
化学物質の発現
[4]より抜粋。
ラットの大脳皮質においては、large basket細胞やnest basket細胞の約50％はパルブアルブミン（PV）のmRNAを発現している。しかし、small basket細胞は、5％程度しかパルブアルブミンを発現しておらず、70％程度の細胞でコレシストキニンを発現している,ref name=ref2 />。また、下降性の軸索を持つdescending basket細胞という細胞も報告されているが（図2）、この細胞は血管作動性腸管ペプチド(VIP; vasoactive intestinal polypeptide)や副腎皮質刺激ホルモン放出因子(CRF; corticotropin releasing factor)を発現している[4]。
海馬においてもバスケット細胞は、パルブアルブミンやコレシストキニンを発現している。
発火特性
(生理学研究所・大脳神経回路論研究部門)。
パルブアルブミン（PV）を発現しているバスケット細胞は、fast-spiking型である（図3）。大脳皮質や海馬のバスケット細胞では様々な発火特性を示す細胞が見られるが、最も多く見られるのはfast-spiking型である[5]。他に、late-spiking型やnon-FS型の発火特性を示す細胞もある。non-FS型のバスケット細胞では、large basketはCCKを発現していることが多く、small basketはVIP/CCK/CRFなどを発現していることが多い[3]。
大脳皮質や海馬のバスケット細胞の機能
大脳皮質では第1層を除く全ての層にバスケット細胞があり、皮質の主要な抑制性介在細胞タイプである。海馬のバスケット細胞は、歯状回では顆粒細胞層と歯状回門の境界付近に、CA1では錐体細胞層やその近傍に多く見られる。Fast-spiking型バスケット細胞はお互いに化学シナプスだけでなくギャップジャンクション（電気シナプス）を介して電気的に結合している[6]。バスケット細胞は錐体細胞の細胞体や樹状突起基部にシナプスを形成することから、錐体細胞に同期的・周期的な発火活動を引き起こすと考えられている。一方、パルブアルブミン（PV）を発現するfast-spiking型バスケット細胞とコレシストキニン（CCK）を発現するバスケット細胞では、その神経終末のカナビノイドなどによる伝達物質放出の調節が異なることが知られている[7]。従って、バスケット細胞サブタイプ間で錐体細胞の活動制御様式が分化していると考えられる。
小脳のバスケット細胞
形態学的特徴
ML,分子層、PK,プルキンエ細胞（点線）、GrL, 顆粒層。矢印、プルキンエ細胞をバスケット状にとりまいている軸索の側枝。スケールバー,100μm。[8]より抜粋。
小脳のバスケット細胞は、カルシウム結合タンパク質であるパルブアルブミン（PV）を発現している[9]。バスケット細胞は小脳分子層のプルキンエ細胞層に近いところに多く見られる。これらは、平行線維から興奮性入力を受けプルキンエ細胞の細胞体に抑制性シナプスを形成する。小脳バスケット細胞の特徴は、その軸索走行パタンにある。その軸索は、プルキンエ細胞の直上を小葉を超えて長く走行する。その途中で垂直に下降する側枝を出し、プルキンエ細胞の細胞体をとりまくようにシナプスを形成する（図4）。
小脳バスケット細胞の機能
PC; プルキンエ細胞、BC; バスケット細胞、pf; 平行線維、cf; 登状線維。
小脳の出力細胞であるプルキンエ細胞は、平行線維と登上線維から興奮性シナプス入力を受ける。バスケット細胞は平行線維からの興奮性入力を受け、プルキンエ細胞にフィードフォワード抑制をかける（図5）。プルキンエ細胞は平行線維からの樹状突起興奮に続き、細胞体ではバスケット細胞からの抑制を受ける。従って、小脳バスケット細胞はプルキンエ細胞の発火タイミングを決めるのに重要な役割をしていると考えられる[10]。
参考文献
- ↑ Ramón y Cajal S
Histologie du Système Nerveux de l’Homme et des Vertébrés.
Tome II. Maloine, Paris, 1911, P997 - ↑
Wang, Y., Gupta, A., Toledo-Rodriguez, M., Wu, C.Z., & Markram, H. (2002).
Anatomical, physiological, molecular and circuit properties of nest basket cells in the developing somatosensory cortex. Cerebral cortex (New York, N.Y. : 1991), 12(4), 395-410. [PubMed:11884355] [WorldCat] [DOI] - ↑ 3.0 3.1
Ribak, C.E., & Seress, L. (1983).
Five types of basket cell in the hippocampal dentate gyrus: a combined Golgi and electron microscopic study. Journal of neurocytology, 12(4), 577-97. [PubMed:6619905] [WorldCat] [DOI] - ↑ 4.0 4.1
Karube, F., Kubota, Y., & Kawaguchi, Y. (2004).
Axon branching and synaptic bouton phenotypes in GABAergic nonpyramidal cell subtypes. The Journal of neuroscience : the official journal of the Society for Neuroscience, 24(12), 2853-65. [PubMed:15044524] [PMC] [WorldCat] [DOI] - ↑
Kawaguchi, Y., & Kubota, Y. (1993).
Correlation of physiological subgroupings of nonpyramidal cells with parvalbumin- and calbindinD28k-immunoreactive neurons in layer V of rat frontal cortex. Journal of neurophysiology, 70(1), 387-96. [PubMed:8395585] [WorldCat] [DOI] - ↑
Hestrin, S., & Galarreta, M. (2005).
Electrical synapses define networks of neocortical GABAergic neurons. Trends in neurosciences, 28(6), 304-9. [PubMed:15927686] [WorldCat] [DOI] - ↑
Freund, T.F., & Katona, I. (2007).
Perisomatic inhibition. Neuron, 56(1), 33-42. [PubMed:17920013] [WorldCat] [DOI] - ↑
O'Donoghue, D.L., King, J.S., & Bishop, G.A. (1989).
Physiological and anatomical studies of the interactions between Purkinje cells and basket cells in the cat's cerebellar cortex: evidence for a unitary relationship. The Journal of neuroscience : the official journal of the Society for Neuroscience, 9(6), 2141-50. [PubMed:2723768] [WorldCat] - ↑
Bastianelli, E. (2003).
Distribution of calcium-binding proteins in the cerebellum. Cerebellum (London, England), 2(4), 242-62. [PubMed:14964684] [WorldCat] [DOI] - ↑
Mittmann, W., Koch, U., & Häusser, M. (2005).
Feed-forward inhibition shapes the spike output of cerebellar Purkinje cells. The Journal of physiology, 563(Pt 2), 369-78. [PubMed:15613376] [PMC] [WorldCat] [DOI]
（執筆者：大塚岳、川口泰雄 担当編集委員：渡辺大）