幼生期のゼブラフィッシュにおける異なる遊泳速度での脊髄リズム発生の細胞タイプ特異的な起源

Główne pojęcia

脊髄の異なる細胞タイプが、遊泳速度に応じて特異的な細胞内特性と興奮性/抑制性シナプス入力を持つことで、遊泳リズムを生み出している。

Streszczenie

本研究では、ゼブラフィッシュの幼生期における遊泳リズム発生機構を、V2a介在ニューロンの細胞タイプ別に解析した。

• V2a介在ニューロンには、下行性(V2a-D)と分岐性(V2a-B)の2つのサブタイプが存在する。
• V2a-Dニューロンは遅い遊泳(carangiform)と速い遊泳(anguilliform)の両方で活動するが、その細胞内特性は速度に応じて異なる。
• 速い遊泳時はV2a-Dニューロンの逆行性抑制が、遅い遊泳時はV2a-Dニューロンの再帰性抑制が、それぞれリズム発生に重要な役割を果たす。
• V2a-Bニューロンは速度に関わらず活動し、速い遊泳時は再帰性抑制、遅い遊泳時は逆行性抑制が出力パターン形成に重要。
• 以上より、脊髄の異なる細胞タイプが、遊泳速度に応じて特異的な細胞内特性と興奮性/抑制性シナプス入力を持つことで、遊泳リズムを生み出していることが明らかになった。

Statystyki

速い遊泳時のV2a-Dニューロンの最大スパイク頻度は200-600 Hz。
遅い遊泳時のV2a-Dニューロンの最大スパイク頻度は500-600 Hz。
速い遊泳時のV2a-Bニューロンの最大スパイク頻度は600 Hz以上。
速い遊泳時のV2a-Dニューロンの最大興奮性シナプス電流は最大抑制性シナプス電流の数倍。
遅い遊泳時のV2a-Dニューロンの最大抑制性シナプス電流は最大興奮性シナプス電流の数倍。

Cytaty

"脊髄の異なる細胞タイプが、遊泳速度に応じて特異的な細胞内特性と興奮性/抑制性シナプス入力を持つことで、遊泳リズムを生み出している。"
"速い遊泳時はV2a-Dニューロンの逆行性抑制が、遅い遊泳時はV2a-Dニューロンの再帰性抑制が、それぞれリズム発生に重要な役割を果たす。"
"V2a-Bニューロンは速度に関わらず活動し、速い遊泳時は再帰性抑制、遅い遊泳時は逆行性抑制が出力パターン形成に重要。"

Kluczowe wnioski z

Cell-type-specific origins of locomotor rhythmicity at different speeds in larval zebrafish

by Agha,M., Kis... o www.biorxiv.org 01-12-2024

https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.01.11.575271v2

Głębsze pytania

遊泳リズム発生に関与する他の脊髄介在ニューロンタイプはどのように機能しているのか?

研究によると、V2a介在ニューロン以外の脊髄介在ニューロンも遊泳リズムの発生に重要な役割を果たしています。特に、Dmrt3aラベルのdI6ニューロンは、幼生期の魚類においてさまざまな速度での遊泳に関与しています。これらのニューロンは、遊泳速度の範囲で活動し、遊泳行動の調節に重要な役割を果たしています。したがって、V2a介在ニューロン以外の脊髄介在ニューロンも、遊泳リズムの生成と調節において重要な役割を果たしていると考えられます。

V2a介在ニューロン以外の運動出力に関与する神経回路の役割は何か?

V2a介在ニューロン以外の神経回路は、運動出力の調節において重要な役割を果たしています。特に、Dmrt3aラベルのdI6ニューロンは、運動出力のパターン形成に関与しています。これらのニューロンは、遊泳速度の範囲で活動し、運動出力の調節において重要な役割を果たしています。そのため、V2a介在ニューロン以外の神経回路は、運動出力のパターン形成において重要な役割を果たしていると言えます。

ヒトの歩行リズム発生機構にも同様の細胞タイプ特異的な仕組みが存在するのだろうか?

ヒトの歩行リズム発生機構については、脊髄介在ニューロンの細胞タイプ特異的な仕組みが存在する可能性があります。遊泳リズムの研究から得られた知見をもとに、ヒトの歩行リズム発生機構においても、異なる細胞タイプが異なる速度での歩行に関与し、それぞれの速度に適したリズム生成メカニズムが存在する可能性が考えられます。したがって、ヒトの歩行リズム発生機構においても、細胞タイプ特異的な仕組みが存在する可能性があると言えます。