プルキンエ細胞の過分極は小脳のシナプス可塑性に重要か？レトロスペクティブとプロスペクティブな分析

Is Purkinje Neuron Hyperpolarisation Important for Cerebellar Synaptic Plasticity? A Retrospective and Prospective Analysis.

• Marco Canepari

抄録

最近の 2 つの研究により、小脳プルキンエ・ニューロン（PN）へのクライミング・ファイバー（CF）入力に関連する樹枝状 Ca 信号は、膜電位（V）に依存することが実証されました。具体的には、細胞が過分極しているときには、この信号はT型の電位依存性Caチャネルによって媒介され、対照的に、細胞が発火しているときには、CF-PNの信号はP/Q型の電位依存性Caチャネルによって媒介される。CF入力がパラレルファイバー（PF）活動と対になっている場合、信号はCF入力時のVに応じてPF活性化されたシナプスの部位で局所的に増幅されることから、PFシナプス可塑性の誘導には起立Vが重要なパラメータであることが示唆される。本研究では、小脳の学習においてVがどのような役割を果たす可能性があるのかを分析し、特に、PNはほとんどが生理的条件下で発火しているため、エピソード的に発生すると考えられる過分極状態に焦点を当てている。生体内での記録やシナプス可塑性の研究について報告されている最近の文献を再検討することで、PN Vの役割がどのようにしてこれらの研究結果を解釈することができるのかを推測している。

Two recent studies have demonstrated that the dendritic Ca signal associated with a climbing fibre (CF) input to the cerebellar Purkinje neuron (PN) depends on the membrane potential (V). Specifically, when the cell is hyperpolarised, this signal is mediated by T-type voltage-gated Ca channels; in contrast, when the cell is firing, the CF-PN signal is mediated by P/Q-type voltage-gated Ca channels. When the CF input is paired with parallel fibre (PF) activity, the signal is locally amplified at the sites of PF-activated synapses according to the V at the time of the CF input, suggesting that the standing V is a critical parameter for the induction of PF synaptic plasticity. In this review, I analyse how the V can potentially play a role in cerebellar learning focussing, in particular, on the hyperpolarised state that appears to occur episodically, since PNs are mostly firing under physiological conditions. By revisiting the recent literature reporting in vivo recordings and synaptic plasticity studies, I speculate on how a putative role of the PN V can provide an interpretation for the results of these studies.