猫の線条体皮質における抑制性介在ニューロンの生理的性質

Physiological properties of inhibitory interneurons in cat striate cortex.

• R Azouz
• C M Gray
• L G Nowak
• D A McCormick

抄録

猫の線条体皮質で同定された介在ニューロンの生理学的および形態学的特性をin vivoで細胞内記録およびビオサイトンによる染色により研究した。in vitroでの研究と一致して、これらの非錐体型の高速スパイク細胞は、非常に短い活動電位を持ち、高い落下速度を伴い、大きな過分極化後電位を持っていた。これらの細胞は、放電率が高く、脱分極電流注入に反応してスパイク周波数に適応することはほとんどないか、あるいは全くないが、多様な発火パターンを示している。これらの細胞のうち3つを標識したところ、II-IV層にある、ビット状または放射状の樹状突起の配列を持つアスピニーまたはまばらなスピニーバスケット細胞であることが判明した。それらの軸索は、その小胞体の近くでより密で、水平または垂直に伸びていた。視覚的に反応する13個の細胞のうち、6個の細胞の受容野特性と8個の細胞の向きと方向の嗜好性が決定された。マッピングに成功した細胞のうち、5つの細胞は単純な受容野を持ち、1つの細胞は複雑な受容野を持っていた。重ね合わせた8つの細胞の配向と方向のチューニング特性は、非選択的なものから緊密にチューニングされたものまで、幅広いスペクトルを示した。大多数の細胞は明確な配向性の選好性を示し、どの細胞も明確な方向選択性を示していなかった。視覚刺激と自発的活動時のスパイク列の時間的特性を定量的に分析したところ、これらの細胞は有意な周期的活動を示さず、脱分極性電流パルスに反応して最大値を大きく下回る速度で発火していることが明らかになった。

Physiological and morphological properties of identified interneurons in the striate cortex of the cat were studied in vivo by intracellular recording and staining with biocytin. In conformity with in vitro studies, these non-pyramidal fast spiking cells have very brief action potentials associated with a high rate of fall, and a large hyperpolarizing afterpotential. These cells show high discharge rates, little or no spike frequency adaptation in response to depolarizing current injection, as well as a diverse range of firing patterns. Three of the cells were labeled and were found to be aspiny or sparsely spiny basket cells, with bitufted or radial dendritic arrangements, in layers II-IV. Their axonal arborizations were more dense near their somata and extended horizontally or vertically. Of 13 visually responsive cells tested, the receptive field properties of six cells and the orientation and direction preferences of eight cells were determined. Five of the successfully mapped cells had simple receptive fields while one had a complex receptive field type. The orientation and direction tuning properties of the overlapping set of eight cells showed a broad spectrum ranging from unselective to tightly tuned. The majority exhibited a clear preference for orientation and none of the cells were clearly direction selective. Quantitative analysis of the temporal properties of the spike trains during visual stimulation and spontaneous activity revealed that these cells do not exhibit any significant periodic activity, and fired at rates that were well below their maximum in response to depolarizing current pulses.