視 床 下 部 視 交 叉 上 核 神 経 細 胞 活 動 と 日 内 リズ ム に つ い て 視床下部外側野および腹 内側核細胞活動な らびに松果体活動 調節系における視交叉上核 の役割 西 野 仁 雄 和歌山医科大学応医研病態生理* (昭和51年2月4日)
要 約:雄
性 白 鼠 を 用 いurethaneあ
び 腹 内 側 核(LHA，VMN)よ
る い はchloralose-urethane麻
酔 下Vim． ． 視床 下部 外 側 野 お よ
り単 位 放 電 を 記 録 し た ． 放 電 頻 度 に は5∼10秒
リズ ム と24時 間 に わ た る 日 内 リズ ム が 認 め ら れ ，LHAニ
，3∼5分
の小
ュ ー ロ ンは昼 間 の方 が 夜 間 に比 し一
般 に 放 電 頻 度 な ら び に リズ ム 変 動 度 共 に 大 で あ っ た ． 同 時 に 記 録 さ れ た35組 の ニ ュ ー ロ ン 中5 組 の ニ ュ ー ロ ン(14%)は
た び た び 相 反 性 変 動 を 示 し ，10組(29%)は
示 し た ． こ の 相 反 性 変 化 はLHAニ れ た ． 外 的 刺 激(Spl
N，Cortex，SEPT刺
り影 響 され た ．SEPT，SCN高 0.2∼0.4msec，2∼4Vの
激)に
NAは149ニ 5HTは126ニ
検 索 さ れ たSCN158ニ
ュ ー ロ ン 中96ニ
ュー ロ ン 中50ニ
ュ ー ロ ン 中59ニ
ュ ー ロ ン(75%)を
薬 物感 受 性 の 関 係 よ りみ る と，
そ れ ぞ れ抑 制 した．
ュ ー ロ ン ，8ニ
ュ ー ロ ン 中6ニ
が ， 視 神 経 刺 激 に よ り抑 制 さ れ た ニ ュ ー ロ ン に 対 す るDAお
動 調 節 系 に お け るSCNの
促 進 し ，33ニ
ュ ー ロ ン(60%)，
また 視神 経 刺 激 効 果 と
視 神 経 刺 激 に よ り 促 進 さ れ た ニ ュ ー ロ ン はDAお
ュ ー ロ ン 中6ニ
た ． 以 上 視 床 下 部 内LHAお
ュ ー ロ ン(40%)を
激 は 頸 部 交 感 神 経 放 電 を 抑 制 し た ．iontophoretical ュ ー ロ ン 中126ニ ュ ー ロ ン(80%)を 促進 した が ，
ュ ーRン(64%)，DAは98ニ
ュ ー ロ ン 中93ニ
に よ りそ れ ぞ れ9ニ
対 す る反 応 性 は 刺激 時 の 自発 放 電頻 度 に よ
頻 度 刺 激 はLHAニ ュ ー ロ ン放 電 を 抑 制 す る が ，0.2∼1cps， 弱 刺 激 は 放 電 頻 度 に 影 響 な くそ の リズ ム 変 動 の み を 特 異 的 に 変 化 さ
せ た ． 視 神 経 刺 激 は 検 索 さ れ たSCNl29ニ ュ ー ロ ン(25%)を 抑 制 し た ． 一 方SCN刺 に 投 与 し たAChは
時 と して 相 反性 変 動 を
ュ ー ロ ン 活 動 が 上 昇 な い し 下 降 の 変 化 時 に よ り多 く観 察 さ
よ びVMNニ
ュ ーPン
よ び5HT
ュ ー ロン が抑 制 を 受 け た
よ び5HTの
抑 制 は僅 少 で あ っ
活 動 調 節 な らび に視 神 経 か らの松 果 体 活
機 能 的 意 義 お よび そ の 性 質 に 検 討 を 加 え た ．
緒
言
個hの 細 胞 ， 生 体 は バ イ オ リズ ムを もち， 内分 泌 腺 か らの ホル モ ン分 泌 ， 自律 神 経 活 動 ，摂 食 活 動 ， 運動 活 動 な どわ れ われ の生 体 活 動 に は 日内 リズ ムが認 め られ るが ， と りわ け 視床 下 部 な らび に 松 果 体活 動 の 日， 内 変動 は 著 明で あ る． 日内 リズ ムは無 脊 椎 動 物 に お い て は詳 細 な研 究1∼3)がな され て い るが 哺 乳 動 物 で はそ の報 告 は少 な く， メ カ ニズ ムに は不 明 な点 が 多 い． 視床 下部 外 側 野(LHA)お
よび 腹 内側 核(VMN)細
胞 活 動 は 互 いYom． ． 相反
的 な活 動 性 を示 し機 能 的 に も摂 食 お よび 飽 食活 動 を 調 節 す る中枢 と して 注 目され るが4^6)， これ ら の部 の ニュ ー ロン活 動 に は241時間 の 変 動 が認 め られ る7)． 前 頭葉 皮 質(c・rtex)， 中 隔 野(SEPT)お (SCN)はLHAニ
ュ ー ロン活 動 に影 響 を 与 え る ことは す で に 報 告8}し た が ， 近 年SCNは
よび視 床 下 部視 交 叉上 核 視 神 経 か ら入 力 を う
け 頸 部交 感 神経 を介 して 松 果体 活 動 を 調 節 す る系 に お い て重 要 な役 割 を もつ こ とが 報 告 され て い る9∼11)．しか る にSCN細 びVMNニ ―SGN―
*⑰640和
胞 の性 質 お よび そ の機 能 的 意 義 に つ い て の詳 細 な 報告 は ない ． そ こで今 回 白鼠 に お い てLHAお
よ
ューRン 活 動 の 相互 変 化 お よび 日内 リズ ム の解 析 と これ に 関 与 す るSCNの 影 響 ， さ らに"視 神 経 頸 部交 感 神経 ― 松 果 体 系"に おけ るSCNニ ュ ー ロンの 役 割 とそ の性 質 に つ い て解 析 を 加 え た．
歌 山市 九 番 丁 九
実 1)LHAな
ら び にVMNニ
験
方
法
ュー ロ ン活 動 の記 録
雄 性 白 鼠(200∼4009)をurethane(1・2∼1・5g/kgi・P・)麻 神 経(SplN)は
酔 下 に気 管 切 開 し脳定 位 装 置 に 固 定 した ． 内臓
刺 激 の た め に 剥 離 し て ， そ の 中 枢 切 断 端 にcuff電
極 を 装 着 した ． 一 側 頸静 脈 には 薬 物 投 与 の
た め に カ ニ ュ レ ー シ ョ ソ を 行 な っ た ． 頭 蓋 骨 は 一 部 取 り 除 き 脳 図 譜(PcllegrinoandCushman1967)に い 双 極 電 極 を 前 頭 葉 皮 質(Cortex，area10)，SEPTお
よ びSCNに
従 い細
そ れ ぞ れ挿 入 し刺 激 した ． 単 一 ニ ュー ロン
か らの 記録 は タ ン グス テ ン電 極 を用 い たが ， この 電極 は 細 い タ ン グス テ ン線 を ガ ラス毛 細 管 の 中 に包 埋 し顕 微 鏡 下 に そ の 先 端 露 出 部 を10∼15μ LHAと
他 側VMNに
に 調 節 し た ． な おLHAとVMNは
そ れ ぞ れ 別 け て 挿 入 し た(Fig・1A)．
よ び 高 感 度 増 巾 器(502ATektronix')を 7A)に
近 接 し て い る の で2本
の記 録 電 極 は一 側
シ グ ナ ル は 前 置 増 巾 器(5A，WPInstruments)お
通 じ オ シ ロ ス コ ー プ，counter(NicoletlO70)お
よ び ポ リ グ ラ フ(Grass
導 い た ． ひ と だ び 単 一 ニ ュ ー ロ ン か ら ス パ イ ク放 電 が 得 られ る とwindowdiscriminatorを
秒 毎 に そ の 放 電 頻 度 を 数 え オ シ ロ ス コ ー プ とX-Yレ
コー ダ ーに 記 録 した． 後 の コン ピュ ー タ ー分析 の ため に す
べ て の シ グ ナ ルは テ ー プ レ コー ダ ーに 貯 えた ． 脳波 は全 例 に お い て 後頭 葉 皮 質 か ら記録 した ． 経 過 を 通 じ 保 温 に よ り37∼38―5。Cに し ， 脳 を と り 出 し10%ホ
保 ち 実 験 終 了 後DC通
ル マ リン 液 に 固 定 し た ．50μ
通 し て1∼2
電(3∼20mA・30秒)に
の 凍 結 切 片 を 作 製 しthioninあ
直腸 温 は全 実 験
よ り電 極 挿 入 部 位 を 破 壊 る い はcresylviolet染
色
後 顕 微鏡 下 に電 極 の 位 置 を確 認 した ．
Fig. 1.
2)SCNニ
A: Recording the unit activities in lateral hypothalamic area (LHA) and ventromedial nucleus (VMN). LHA electrode was inserted into one side, VMN electrode into the other side of the brain. Stimulating electrodes were placed on the afferent splanchnic nerve (Spl), prefrontal cortex (Cortex), septum (SEPT) and suprachiasmatic nuclei (SCN). B: Recording the unit activity and iontophoretical application of chemicals in SCN. Drug and recording electrodes consisted of side-by-side assemblies. Stimu lation was applied to optic nerves and SCN. Tonic activity in cervical sympathetic trunk was also recorded.
ュ― ロ ン 活 動 の 記 録
Urethane単
独 あ る い はchloraloseurethane(40∼70mg，400∼700mg/kgi・p・)麻
酔 下 に動 物 を 背 臥位 に 固
定 し た ． 気 管 切 開 後 一 側 大 腿 静 脈 お よ び 頸 動 脈 に カ ニ ュ レ ー シ ョ ン を 行 な いRinger液 行 な っ た ． 視 神 経 電 気 刺 激 の た め に は 両 眼 球 を 核 出 後cu任
に て 光 を 照 射 し た ． 正 中 切 開 に よ り底 部 よ り視 交 叉 を 露 出 し ，SCNの ニ ュ ー ロ ソ 活 動 記 録 は ガ ラ ス 微 小 電 極(10∼30MΩ)を
の 点滴 お よび血 圧 測定 を
電 極 を 装 置 し ， 光 刺 激 は 両 眼 険 を 開 大 させ 眼 直 前 刺 激 に は ス チ ー ル 電 極 を 挿 入 した ．SCN
挿 入 し1)と
同様 に 処 理 した ．頸 部 交 感 神経 放 電 は上 頸
神 経 節 直 前 に て 切 断 し 神 経 鞘 を 剥 離 し て 銀 双 極 電 極 ， 前 置 増 巾 器(Tektronix122，0．8∼IKC)を
通 じオ シ ロス
コ ー プ お よ び ポ リグ ラ フ に 導 い た ． 3)SCNに
お け るiontophoresis実
験
5連 ガ ラ ス 管 微 小 電 極 に そ れ ぞ れ2Msodiumglutamate(Glut)，IMacetylcholineHCI(ACh)，1MnoradrenalineHCI(NA)，1MdopamineHCI(DA)お (5HT)を 1B)．
よ び2×10―2M5hydroxytryptaminecreatininesulfate
重 墳 し 定 電 流 装 置iz)に よ り通 電(10∼80nA)し な お 記 録 電 極 は5連
りも数
，SCNニ
ュ_pン
放 電 頻 度 の 変 化 を し らべ た(Fig・
電 極 に 通 常 の ガ ラ ス 微 小 電 極 を は りあ わ せ た が ， こ の 際 記 録 電 極 の 先 端 は 薬 物 電 極 よ
μ 突 出 す る よ う に 設 定 し た ． 通 電 量 は 各 電 極 に よ りか な り異 な っ た が ， 一 般 的 にGlut，AChに
30nA，NA，DAに
は30∼60nA，5HTに
は30∼80nAを 実
1．LHAお
よ びVMNニ
1)LHAお LHAお
よ びVMNニ
Fig. 2.
果
ュ ー ロン活 動 の相 反 性 ュ ー ロ ン よ り 同 時 に 単 位 放 電 を 記 録 で き え た の は75ニ
で あ っ た ． これ ら の う ち5組
の ニ ュ ー ロ ン(14%)は
コ ー ダ ー の 記 録 ，Cはxら
ニ ュ ー ロ ン はVMNニ
結
ュー ロン 活動 につ い て
よ びVMNニ
AはX-Yレ
験
は10∼
用 いた．
ュ ー ロ ン 中35組 の ニ ュ ー ロ ン
相 反 性 活 動 を 示 し た ．Fig・2BはLHAニ
ュー ロン放 電 ，
れ た 放 電 頻 度 を オ シ ロ ス コ ー プ 上 に 写 し た も の で あ る ． 一 般 にLHA
ュ ー ロ ン に 比 し て 放 電 頻 度 が 高 く， よ り大 き な リズ ム 変 動 を 示 した ．5∼10秒
毎 の速 い
Simultaneous recordings of firing rates both in LHA and VMN neurons displayed on an X-Y plotter (A) and oscilloscope (C). A 5 to 10 sec and 3 to 5 min rhythm was observed. Note tendencies toward reciprocal action between units of LHA and VMN in both A and C.
リ ズ ム 変 動 と3∼5分
の 遅 い リ ズ ム 変 動 が 見 ら れ ， こ れ ら は 互 い に 相 反 的 変 動 を 示 し て い る こ と が わ か る(Fig．
2A)， 自発 放 電 に お い て 相 反 性 を 示 し た ニ ュ ー ロ ン 群 に つ い て 各 種 の 外 的 刺 激 を 加 え た ．SplN20cps，0．3msec， 10V刺
激 はLHA二s-Rン
10V刺
激 はSplN刺
放 電 を 促 進 し ，VMNニ 激 と は 逆 にLHAニ
glucoseの
静 脈 内 投 与 はLHAニ
ン 中10組
の ニ ュ ー ロ ン(29%)は
ュ ．pソ
ュ ー ロ ン 放 電 を 抑 制 し た が ，cortex5cps，0・2msec， 放 電 を 抑 制 し ，VMNニ
ュ ー ロ ン を 抑 制 し ，VMNニ
ュ ー ロ ン を 促 進 し た ． 一 方20%
ュ ー ロ ソ を 促 進 し た(Fig・3)．35組
のニューロ
時 と し て 相 反 性 変 動 を 示 し た が ， 残 り20組 の ニ ュ ー ロ ン(58%)の
相互関係は
不 明 で あ る．
Fig. 3.
2)LHAお LHAニ
Simultaneous effects of stimuli on units of LHA and VMN. A and B show effects of stimulation of prefrontal cortex and of splanchnic afferents. C: Effects with an intravenous injection of glucose. Note reciprocal effects. よびVMNニ
ュ ー ロン活 動 の 日内変 動
ュ ー ロ ンの放 電 頻 度 お よび リズ ム変 動 がVMNニ
ュ ー ロンに 比 し大 きい こ とが 判 明 した が ， さ ら
に 詳 し く検 討 を加 え るた め 昼 間 お よび 夜 間 の 長時 間 にわ た る記録 を行 な っ た ．LHAニ に1つ の充 進期 を示 し， 午 後 は―般 に 高 い が 夕方(16∼18時 第2の 活 動 充 進期 を 示 した(Fig・4)．
一方VMNニ
後 の夜 間 に 至 る とそ の頻 度 ， リズ ム共 に1・HAニ 活 動 の相 反 性 変化 は正 午 前 後 お よび 夕方 のLHAニ
ュー ロン活 動 は 正午 前後
頃)一 時 下 降 相 を呈 し， 夜 間 の低 活 動 期 に 至 る前 に
ュ ー ロンは 昼 間 は放 電 頻 度 ， リズム変 動 共 に低 い が19時 以 ュー ロソ とは 対 称 的 に増 加 した ．LHAとVMNニ
ュー ロン
ュー ロン活 動 が ， 低 頻 度 よ り高 頻 度 に 尤 進 ， あ るい は逆 に
高 頻 度 よ り低 頻 度 に移 行 す る時 期Yom． ． 最 も多 く認 め られ(Fig・4黒
い時 間 帯)， 次 いでr，g．9の
斜 線 で示 され た
時 間帯 に 認 め られた ． Fig．4の る．VMNに
下半 分 は， 相 反 性活 動 を 示 した1典 型例 に お いて ， 自己相 関 お よび 相互 相関 を 求 め た もの で あ 比 しLHAニ
ュ ー ロ ンの リズ ム変 化 は 大 き くまた 多 彩 な こ とが 自己 相 関 グ ラフ よ り うか が わ れ る．
相 互 相 関 グ ラ フに お い て0∼1秒 LHAとVMNに
の と こ ろに約0，4の 下 向 き の ピー クが 認 め られ るが ， 本 実験 で は 放 電頻 度 は
おい て 毎 秒交 互 に数 え られ て い る の で0∼3秒
毎v`逆 相 関 関 係 が存 す る こ とを意 味 す る． な
Fig. 4.
Firing rate in LHA is rather low in the a.m. but increases around noon. In the p.m. it is generally high, increases especially in late afternoon before going into a decline at night. Reciprocal correlation in firing rate in LHA and VMN was observed most often during the time indicated by black squares and then in hatched squares. Auto-correlation function shows there are considerably fast rhythms in LHA but slow rhythms in VMN neuron. A negative sharp peak (-0.4) at 0-1 sec means that firing rate of neurons in LHA and VMN have reciprocal correlation every 0~3 sec.
Fig. 5.
Effect of stimulations in splanchnic nerve (D), prefrontal cortex (x) and septum (A) on firings in LHA (LH) neurons. And that of cortex stimulation on VMN (VMH) firing (0) is also plotted. The ratio of changed frequency is plotted against basic firing frequency. The effects of stimuli depend on basic firing frequency.
お 本 実験 は3∼7月
に お こなわ れ た ． 季節 変 動 に よ る影響 も当然 考 慮せ ね ばな らな い が ，そ の点 の検 索 は今 後 に
ゆ ず りた い ． 3)外
的 刺 激 に 対 す る反 応 性
1)で 述べ られ た ご と く―・ 般 に はSplN刺
激 はLHA二a．
一Pン を促 進 し，VMNニ
が ， あ らゆ る時 間 帯 に つ い てそ の効 果 を し らべ る と反 応像 は異 な っ た ．す なわ ちLHA活 る時 期 ， あ るいは ニ ュ ．pン(20cps以 同様 な こ とがVMNニ
上)に お い て は 同 じSplN刺
ュ ー ロ ンで もみ られ ， 高 放 電 頻 度 のVMNニ
ュ ー ロンを 抑 制 す る 動 が 非 常 に充 進 し てい
激 で もLHA二i-Pン
を 抑 制 した ．
ュ ー ロンはCortex刺
激 に よ り抑 制 され
る， す な わ ち刺 激 に よっ て得 られ る放 電頻 度 変 化 率 は ， も との 自発 放電 頻 度 に よ り影響 され た(Fig・5)． 4)LHAニ
ュー ロン放 電 リズ ム に お よぼ すSEPTお
昼 間 の放 電 頻 度 変 動 はVMNに
比 しLHAニ
に お よぼ す影 響 につ い て は ， 主 にLHAニ
よびSCNの
影響
ュー ロン が よ り著 明 で あ った の で ，外 部 か ら この リズ ム変 動
ュ ー ロ ンに お い て検 索 した．LHAを
周 辺 の組 織 よ り遊 離 して外 部 か
ら の入 力 を 断 ち切 る実 験 を試 み たが ， 単位 放 電 記 録 を 保 持 しつつ 遊 離 す る ことは 困 難 で あ った ． そ れ 故 に次 の段 階 と し て記 録 電 極 の頭 側 あ るい は 尾側 で， 電 極 よ り2mmの
距 離 の 部 位 に てLHA放
質 よ り脳 底 に 至 る前 額 面 切 断 を加 えた ． 尾側 切 断 で は 切 断 後LHA放
電 記 録 側 のみtip． ，大 脳 皮
電 リズ ムは あ ま り影 響 を うけ な か った が ，
頭 側 切 断 時 は切 断 後30分 よ り放 電 リズ ム変 動 の 消失 が 認 め られ ，放 電 頻 度 が 低 下 す る例 も存 在 した ．SEPTは 床 下 部 との線 維 連絡 が 密 で あ り， か つ また 光 刺激 に応 じて 放 電頻 度 が 影 響 を うけ る24)故， まずSEPT刺 LHA活
視 激の
動 に お よぼ す 影 響 を し らぺ た ．
一 方SCNはLHAと
は 同 じ視 床 下 部 内 に存 し， 視 神 経 よ り入 力 を うけ 頸 部 交感 神 経 を 介 して 松 果体 に 至
る"松 果 体 活 動 調節 系"に お い て重 要 な役 割 を はた す との 最:近の知 見9∼11)より，SCN刺 活 動 へ の 影 響 を次 に 検 した ．1msec，15VのSEPT単
Fig. 6.
発 強 刺 激 は ，LHAに
激 のLHAニ
ュー ロン
お い て刺 激4msec後
，活 動 電
Effect of stimulation in suprachiasmatic nucleus on firing of LHA neuron. 5 cps, 10 cps and 20 cps (0.5 msec, 10 V) stimuli decrease LHA firing (A). Very low frequ ency and weak stimuli (0.5..-1 cps, 0.2 msec 4V) suppress the rhythms without changing firing rates (B and C).
位 を誘 発 し， 後 ， 自発 放 電 を 抑 制 した ， 刺 激 頻 度 を 変化 させ る と異 な っ た効 果 が 認 め られ た ．す なわ ち1∼5cps刺 し，10cps以
激 はLHA二3ロ
ン頻 度 を増
上 の 刺 激 は逆 に 抑 制 した ． 誘 発 電 位 お よび これ に ひ きつ づ く抑 制 効 果 が ， 何 ら認 め られ な くな る
ま で刺 激 頻 度 な らび に強 度 を 減 弱(0．2∼0．5cps，2∼4V)さ のみ を 特 異 的 に変 化 させ た ．SCN単 めな か っ た が ，LHA内
発 刺 激 は ，SEPT刺
せ る と， 自発放 電 には 影 響 を与 えず そ の リズ ム変 動 激 時 の よ うな誘 発 活 動 電位 を1・HAに
お い て生 じせ し
の場 所 を 異 に した部 位 に て， それ ぞれ 形 が 異 な っ た フ ィ ール ド電 位 を 惹 起 した ． しか る
に刺 激 頻 度 を上 昇(5∼10cps)さ
せ る とLHAニ
ュ ー ロンを 抑 制 し， 抑 制 度 は も との 自発 放 電 頻 度 に も左 右 さ
れ るが ，刺 激 強 度 が 大 な ほ ど抑制 効 果 が 大 で あ っ た． 刺 激 頻 度 ， 強 度 を 十 分Vim． ． 減 弱(0．2． ∼1cps，2∼4V)さ る と，SEPT弱
せ
刺 激 時 と同様 ニ ュ ー ロ ンの放 電 頻 度 に は 影響 を 与 え る こ とな くそ の リズ ム変 動 のみ を 特異 的 に変
化 させ た(Fig．6)． II．SCNニ 1)視 SCNニ
ュー ロ ン活 動 な ら びに 頸 部 交感 神経 活 動 の記 録 神 経 入 力 のSCNニ
ュ ー ロン活 動 へ の影 響
ュ ー ロン放 電頻 度 は， 視 床 下 部 の 他 の神 経核 ニ ュー ロン放 電 に 比 して一 般 に 低 い(0∼8cps)
し15cps前
られず ，放 電 頻 度 が 増 え て くる と3∼5分 10V刺
． しか
後 のか な り高 頻 度 の放 電 を 示 す もの も時 に 存 した ． 放電 頻 度 が 低 い 時 は リズ ム変 動 は ほ とん ど認 め
激 はSCNニ
Fig. 7.
を周 期 とす る遅 い リズ ム変 動 が あ らわ れ た ． 視神 経10cps，0．7msec，
ュ ー ロン放 電 を増 大 した が ， 刺 激 開 始 よ り刺 激 効 果 の発 現 まで ， また 刺激 終 了 よ り， も と
Effect of optic nerve stimulation on firings of SCN neuron. A: Control. B: During stimulation (10 cps, 0.7 msec, 10 V). Unit firings start to increase a few seconds after the stimulus. C: Soon after the cessation of the stimulus. Note the augmenting effect of the stimulus is still present. D: 10 sec later. E: Effects of optic nerve stimuli of different strengths.
の 放電 頻 度 レベ ル に戻 る に要 す る時 間 は長 く， それ ぞ れ 数 秒 ，10数 秒 を 要 す るこ とが まれ で は な い(Fig．7)． 検 索 され た129ニ ュ ー ロン中50ニ ュ ー ロン(40%)は
， 視 神 経 刺 激 に よ り放 電 頻 度 を増 し，33ニ ュー ロン(25%)
は 抑制 され ， 残 りは影 響 を うけ なか っ た． 至 適 刺 激頻 度 は5∼10cpsで 越 す刺 激 は効 果 はむ し ろ僅 少 で あっ た ．2cps以
，10cpsが
最 も効 果 が大 で，20cpsを
下 の刺 激 は ほ とん ど効 果 が な く， 単発 刺 激 あ るい は高 頻 度3∼
5組 の群 刺 激 も， 誘発 電 位 を 生 じた り放 電 頻 度 の変 化 を来 た す こ とが なか った ． 光 刺激 は例 数 は 少 な い が16ニ ュ ．pン 中10ニ ュー ロンを 促 進 ，2二s-Pン 2)視
を 抑 制 し，4ニ ュー ロンに は 無 影 響 で あ っ た ．
神 経 入 力 の頸 部 交 感 神経 放 電 に 与 え る影 響
視 神 経 刺 激 は 頸 部交 感 神 経 を 介 して松 果 体活 動 を 調節 す る こ と， こ の際 視 神 経 刺激 は松 果 体 活 動 を抑 制 ， 頸 部交 感 神 経 の 刺 激 は松 果 体活 動 を 促 進 す る13)．そ こで頸 部 交 感 神 経 放電 に視 神 経 入 力 が如 何 に 作 用 して い るか を 検 す る必 要 が あ り， 光 お よび 視 神 経 電 気刺 激 の影 響 を し らべ た． 頸 部交 感 神 経 は 実 験 開始 当初 周 囲 の組 織 よ り遊 離 し節 前 に て切 断 して お いた もの を ， 記録 直 前 に そ の 神経 鞘 を 剥離 し， ミネ ラル 油 プー ル 内に て 銀 双 極電 極 に の せ ， そ の 自発 放電 を 記 録 した ． 単 一 神経 線 維 放 電 で な く集 合電 位 で あ る故電 位 の大 き さは種 々異 な っ た が ， 頻 度 的 に は3∼5発
の放 電 が群 発 して くるこ とがた び た び 認 め られ た ．Fig・8Aは
0．5msec，15V刺
激 時 の放 電 で ，Gは
自発 放電 ，Bは 視 神経10cps，
刺 激 終 了 後20秒 の放 電 で あ る． 刺 激 開始 後 数秒(1∼3秒)後
よ り抑 制
効 果 が現 わ れ ， そ の 効果 は刺 激 終 了 後10数 秒 に わ た り持続 した ． 光 刺激 も同様 な 効 果 を もた ら した が そ の程 度 は 電 気 刺 激 に 比 して 弱か っ た． 少 数例 にお い てchloralose-ure亡hanc麻
酔 を 用 い た が ，本 麻 酔 下 で は強 力 な単 発 の
光 刺激 は， 自律 神経 全 シ ス テ ムを興 奮 させ るた め か頸 部 交 感 神 経 に も強 力 な誘 発 電 位 を ひ きお こ した ．
Fig. 8.
3)suN刺
Recordings of tonic activities of cervical sympathetic trunk. A: Control. optic nerve stimulation (10 cps, 0.5 msec, 15V). C: After control. 激 の鎮 部 交 感 神経 放電 へ の影 響
次 に 明 らか に され ね ば な らない 関 係 はSCN刺 Fig．9Aは20cps，0―5msec，15V刺 20cps刺
B: During
激 の 交 感 神経 放 電 に 与 え る影 響 で あ る．
激 ，Bは10cps，0．5msec，15V刺
激 効 果 で あ る．10cpsよ
りも
激 の方 が 抑 制効 果 は よ り強 大 で あ り， 単発 刺 激 は こ の系 に お い て も効 果 は なか っ た． 中 枢 神経 系 特 に
視 床 下 部 の 刺激 は ，交 感 神 経 活動 に 影 響 を 与 え る の で ，本SCN刺
激 効 果 は ，電 流 波 及 に よる他 部 位 刺 激 に基 づ
く可 能 性 も否定 で き な い． しか し同 刺 激 電 極 を用 い， 同 刺激 条 件 に て 他 の視 床 下 部 内核 た と えばLHA，VMN を 刺 激 して も本 効 果 は 認 め られ なか っ た ．一 方 同時 に 記 録 して い る全 身血 圧 も刺 激 に 応 じて な ん ら変 化 を示 さ な か った の で ，本 抑 制 効 果 は ，SCN刺
激 特 異 効果 で あ る と考 え られ る．
Fig. 9.
皿 ．SCNニ
Polygraph recordings which show the effect of stimulating suprachiasmatic nuclei. Top tracings are systemic blood pressure, lower tracings are electrical activities in the cervical sympathetic trunk. Stimulus at 20 cps (A) is more effective than 10 cps (B) in inhibiting sympathetic activity. C: Stimulus of the same strength (20 cps, 0.5 msec, 15 V) in LHA had no inhibiting effect on sympathetic activity.
ュー ロン の 化学 感 受 性 に つ い て
Oomuraら14)の
考 案 に よ る5連
微 小 電 極 にGlut，ACh，NA，DA，5HTを
充 填 し ， 別 に 用 意 し た3MKCl
ガ ラ ス 電 極 を 顕 微 鏡 下 で 接 着 剤 を 用 い は りあ わ せ る ． こ の 際 記 録 電 極 は ， 薬 物 充 填 電 極 よ り も そ の 先 端 を 数 μ突 出 さ せ る よ う に 調 整 し た ． 薬 物 電 極 は 一 般 に 抵 抗 が 高 く(100MΩ
以 上)，
ま た通 電 時 に もた えず 抵 抗 が 変 動す
る の で フ ィ ー ドバ ッ ク 回 路 を 内 蔵 し ， た え ず 一 定 の 電 流 を 流 し う る よ う作 製 し た 定 電 流 装 置 に よ り通 電 を 行 な っ た ． 通 電 量 は 個 々 の 電 極 ま た 一 本 の 電 極 で も お の お の の 薬 物 に よ り異 な っ た が ， 作 用 を 認 め う る 範 囲 で 出 来 る だ け 少 な い 通 電 を 与 え た ．Glut電
極 に は 陰 電 流 を ， 他 のACh，NA，DAお
そ れ ぞ れ の 薬 物 をiontophorcticalに 線 核(RapheN)は ち ，5HT量
大 量 の5HTを
よび5HT電
極 に は正 電 流 を 流 して ，
， 記 録 細 胞 の 近 傍 に 投 与 し ， 放 電 頻 度 に 与 え る 影 響 を し らべ た 。 中 脳 の 縫 含 有 し ， 背 側 お よ び 内 側RaphN共
に海 馬 ， 前 頭葉 基底 部 と線 維 連 絡 を も
の 変 動 が こ れ ら の 部 位 ひ い て は 脳 全 体 の 活 動 度 を 左 右 し15∼19)，と りわ けSCNに
強 い抑 制 性 の 影響
が あ る こ と が 猫 に お い て 報 告2。)され て い る ． 視 神 経 刺 激 に 対 す る 反 応 性 ， 各 種 薬 物 に 対 す る 反 応 性 ，RapheN 刺 激Vim一 ． 応 ず る 反 応 性 を ま と め た の がTablelで %)を
促 進 し ，18ニ
二ー
ロ ン(64%)を
促 進 ，59ニ
ュ・ 一 ロ ン(14%)を
検 索 さ れ た158ニ ュ ー ロ ン 中30ニ
抑 制 し た ．DAもNAに
ュ ー ロ ン(60%)を
93ニ ュ ー ロ ン(74%)を
あ る ．AChは
抑 制 し た ．NAは149ニ
似 た 結 果 を も た ら し ，98ニ
抑 制 し た ． 一 方5HTは126ニ
抑 制 し た ．Glutは
ュ ー ロ ン 中126ニ
ュ ー ロ ン 中11ニ
ュ ー ロ ン 中aiニ
促 進 し ，96
ュ ー ロ ン(iii)を
ュ ．pン(16%)を
促 進 した が ，
い わ ウ る 神 経 賦 活 薬 と し て 用 い ， そ の 作 用 を 検 す る こ と に よ り， 薬
物 電 極 と細 胞 間 の 距 離 が 推 察 さ れ ， 電 極 の 位 置 を 修 正 変 更 す る の に 役 立 て た ． し か し115ニ
ュ ー ロ ン 中llニ
ロ ン(9%)は
抑 制 を 受 け た ．RapheNの
お の お の1/3つ
つ に 別 れ ， 強 力 な 抑 制 効 果 は い か な る 刺 激 条 件 下(o．z∼20cps，0．5∼lmsec，5∼30V)で
め ら れ な か っ た ．Fig・10は
ュ ー ロ ン(80
ュ ー ロ ン(20%)を
刺 激 は ，43ニ
ュー
ュ ー ロ ン に お い て し ら べ た が ， 促 進 ，． 抑 制 ， 無 効果 が
最 も典 型 的 な 反 応 パ タ ー ン で ， そ の 放 電 はAChで
促 進 さ れ ，5HT，DAお
も認 よび
Table
1.
Effects
of stimulating
optic
nerve,
raphe
nucleus
and
of
iontophoretical
application
of chemicals.
+ : augmentation,
Fig. 10.
NAに
0: no change,
: reduction
in firing
rate of SCN
neuron.
Effects of chemicals and optic nerve stimulation on firing of a SCN neuron. bers after each chemical symbol indicate current strength applied (in nA). long lasting effect of serotonin.
Num Note
よ り抑 制 され ， 視 神経 刺激 に よ り促 進 され た． 考
1．LHAお LHAお
察
よびVMNニ
ュ― ロ ン放 電 の リズ ム 変 動 に つ い て
よびVMNニ
ュー ロン よ り同 時 に 単位 放電 を 得 ， 出 来得 る限 り長 時 間記 録 し続 け るた め に， い ろ
い ろ処 置 を 加 え た が ， と りわ け 呼 吸 ，心 搏 に 伴 う脳 の動 きを 最 小 限 に止 め る こ とが 大切 で あ る． 頭 蓋 骨 の切 徐 範 囲 は小 さ くし電 極刺 入後 は ゼ ラチ ンで表 面 を 覆 っ た ．次 に 動 物 の 腹部 を 固定 台 よ り遊 離 し， 呼 吸 運 動 に よる腹 部 の動 き の影 響 を 少 な くした ． 記 録電 極に は 特 に注 意 がは らわ れ ， ガ ラス管 微 小 電 極 ， タ ン グ ステ ン電 極 ， ス テ ン レス ス チ ール 電 極等 い ろい ろな 型 の ものを 試 み た が ，最 終 的 に ガ ラス で被 覆 した タン グ ス テ ン電極 で タン グ ステ
ン線 の露 出部 が10∼15ｵの
もの が， 長 時 間 に わ た り放 電 を 記 録 しつ づ け るの に 適 して い た． ガ ラス微 小 電 極 は
そ の尖 端 が 鋭 い た め に細 胞 の ご く近辺 まで近 づ け ね ば な ら な いた め ，少 し の振 動 や 動 き に よ り記 録 して いた 放 電 を逃 す こ とが た び たび あ った ― 得 られ た単 位 放 電 が 単一 の ニ ュー ロ ン放 電 か ， あ る いは 複 数 の ニ ュー ロンに よ る ものか は ， オ シ ロス コー プの 掃 引 を速 く走 らせ ， 活 動電 位 そ の もの で トリガ ー して 放電 を か か せ ， そ の大 き さ， 持続 時 間 お よび そ の形 に よ り決 定 した ， LHAお
よびVMNニ
ュー ロソ活 動 を 同 時 に記 録 で きた35組 の ニ ュ ― ロン中5組(14%)は
た相 反 性 変 動を 示 し， 時 と して相 反 性 を示 した10組(29%)を
加 え る と，40%を 越 え る ニ ュ ー ロ ンが ， 自発 放 電
あ るい は外 的 刺 激 に 対 して 相反 性変 動 を 示 す こ とに な る．LHAよ VMNの
， は っ き りし
りVMNに
対 して 直 接抑 制性 の結 合 は な く，
外 側 よ りに抑 制 性 の 介 在 ニ ュー ロンが 存 す る と い う報 告21)と， 大 村 等 の 報 告6)に 見 る ご と くLHAの
刺 激 は ，VMN放
電 を 抑 制 し， 逆 にVMNの
刺 激 は ，LHA放
電 を抑 制 す る とい う見 解 が あ るが ， 直 接 あ る
いは 間 接 に せ よ， この両 者 は 密 接 に相 関 し てい る こ とに は変 わ りは な い 。 長時 間観 察 した 場 合 ，LHAニ ン放 電頻 度 が低 い夜 間 や ， また20cpsを
越 え る よ うな 活動 度 の さか ん な時 に は ，VMNニ
ュー ロ
ュー ロン との 間 に相
反 性 変 動 を示 す ことが 少 なか っ たが ， 正 午 前 後 お よび 夕方 の放 電 頻 度 が低 値 よ り高 値 に 移行 す る時 期 ， あ る い は 逆 に 高値 よ り低 値 に 下 降 す る時 期 に ， 最 も頻 繁 に 相反 性変 動 が 認 め られ ， 視 床 下 部 内外 か らの 入 力 の 増 減 に よ り， そ の 放電 頻 度 が 動的 に変 化 を うけ る 際 ，LHAお の と思わ れ る．LHAニ 時 頃)第2の
よびVMNニ
ュー ロンは 互 い に 相 関 しあ うこ とが 多 い も
ュー ロンは 午 前 放電 頻 度 が 低 く，正 午 前 に 上 昇 し， 午後 は 一般 に 高頻 度 で夕方(18∼20
活 動 充進 期 を経 て夜 間 の安 定 期 に 入 る 日内変 動 が 存 す る こ とが判 明 した ． またVMNニ
に 比 し， 昼 間 ， そ の リズ ム変 動 は よ り大 であ り，5∼10秒 て 認 め られ た．LHAニ
，3∼5分
ュー ロン
の小 リズ ムが ，24時 間 の 日内 変 動 に重 相 し
ュー ロンは 内側 前 脳 束 と密 接 な線 維 連 絡 が あ る た め， 嗅 球 ， 中 隔野 等 の 前 部構 造 ， ま
た ，橋 ， 被 蓋 ， 黒質 等 の後 部 構 造 と も線 維 連 絡 が あ り，下 視 床 脚 を 介 して視 床 と密接 に結 びつ いて い る 故V．'． ． ，末 梢 お よび 中 枢 か らの 巾広 い入 力 が 集約 され る場 とな っ て い る， 昼 間 リズ ム変 動 が 大 とい う現 象 は ， これ らの入 力 が統 合 され た結 果 に基 づ くもの で あ ろ う． 夜 行 性動 物 とし ての ラ ッ トは， 摂 食 も夜 間 に摂 取 す る方 が 多 い ので ， LHAニ
ュー ロン活 動 は ， 夜間 に よ り活発 で あ った 方 が 自然 な よ うに 思 わ れ るが， 実 験 結 果 は逆 で あっ た ． 無 麻
酔 の猫 で も同様 な結 果 が 報 告22)され てお り，摂 食 活 動 とい う一 つ の限 られ た 行 動 だけ か ら では 説 明 で き え ない ． 本 実 験 に お い て認 め られ た 小 周期 の リズ ム変 動 は ， ウサ ギ 大脳 表 面 や 視床 下 部 よ り記 録 され た 緩 徐 な電 位 変 動 リズ ム23)，あ る い は， 猫 慢 性実 験 にお い て報 告 され て い る"非 特異 性 細 胞"の
リズ ム活 動22)とも似 て い る こ とか
ら， ホル モ ン分 泌活 動 に 関 係 して い る可 能 性 も否定 で きな い ． 24時 間 を通 じて の 日内 変動 を し らべ る際 ，一 番 注 意 を は らっ た のは麻 酔 条件 で あ る． 得 られ た変 化 そ の もの が 日内 変 動 な のか ， 麻 酔 深 度 の変 化 の 影 響 を うけ た 結 果 な のか を判 定 せ ね ば な ら な い．麻 酔 深 度 を で き るだ け一 定 に 保 つ た めに 麻 酔 薬 を 適 宜追 加 し， また 後頭 葉 皮 質 よ り脳 波 を記 録 し，麻 酔状 態 を た え ず 監視 した ． 本 実験 で 認 め られ た 日内 リズ ムは ，麻 酔 開 始 時 刻 あ る い は手 術 開 始時 刻 を変 更 して も認 め られ た 故 ， 麻 酔 深度 変 化 に 基 づ く結 果 で は な く， 生 体 内 に 存す る リズ ムだ と考 えて い い だ ろ う．SplN，CQrtex，SEPT刺
激 は， 一 般 にLHA
ニ ュ ー ロン活 動 を そ れ ぞれ 促 進 ， 抑 制 ，抑 制 したが ， これ らの 効果 は 一 定 で は な く刺 激 条 件 に よ り異 な っ た結 果 が 認 め られ ，あ る 自発放 電頻 度 の上 下 で そ の うけ る効 果 が逆 転 し， 視 床 下 部 ニ ュー ロン活 動 調節 機 構 の 複 雑 さが うか が われ る． 次 に上 記 の小 さな リズ ムお よび 長 時 間 にわ た る 日内 リズ ム は， 視 床 下部 内に 存 す る もの か， 外 部 に 由 来す る ものか ， 外 部 に 由 来 す る ものな らば何 処 か らそ の影響 を受 け る のか を し らべ ね ば な らな い ．放 電 を 記 録 しなが ら 融
よ り2㎜
で記 録 側 のみ の一 側 前 緬
切断 を 加 献
と ころ ，後 方 切 断 で はLHA・
・一 ロン リズム はあ ま
り影響 を うけ な か っ たが ， 前 方 切断 で は， 切 断30分 後 は， 切 断 時 の影 響 が 残 って 脳 波 が低 振 巾， 速脈 とな り， LHAニ
ュー ロン リズ ム も規 則的 と な るが ，30分 を過 ぎて 安定 期 に入 る と， 放 電 頻 度 な らび に リズ ム変 動共 に 抑
制 され た ． 一 側 半球 のみ の切 断 で 他側 か らの 入 力 は 除 外 して い な い た めか ， 後 方 切 断 は ほ とん ど影響 は なか っ た ， しか し前 方 切 断 に お い て も条 件 は 同 じで あ るに もかか わ らず ， よ り強 い 影響 を うけ た こ とは ，LHAニ
ュー
ロン が前 部 構 造 か らよ り強 い 影 響 を うけ て い る もの と 思 わ れ る． 視 床 下 部 と線 維 連 絡 を もつ 前 部構 造 と して は SEPTが
最:も密 な 関係 に あ る．SEPTの
ニ ュ ー ロン 自身 光 に 応 じて反 応す る とい う報 告24)もあ るの で ， 先 ず 第
1にSEPT刺 SCNの
激 の 影 響 を し らべ た ． 一 方SGNは
視 神 経 か ら入 力 を うけ 松 果 体 活 動 を 調 節 す る系 の 中 に 存 し ，
破 壊 は ， 松 果 体 活 動 と 同 時 に 副 腎 皮 質 ホ ル モ ン レ ベ ル に も影 響 を 与 え ， 下 垂 体 前 葉 系 と も関 係 し て い る
と い う報 告25)も あ る ．SEPT刺
激 は 単 発 刺 激 で 約4msecの
潜時 の後 ， 活 動電 位 を生 じ，そ の後 抑 制 相 が み ら
れ た ． 刺 激 頻 度 を 上 げ て ゆ く と ， こ の 抑 制 相 が 重 相 し ，LHAニ
ュ ．pン
は 抑 制 を うけ た ． しか る に ， 刺 激 頻
度 ， 強 度 を 共 に 減 少 させ ， 活 動 電 位 も生 ぜ ず ， そ の 放 電 頻 度 に も 無 影 響 な 刺 激 は ， 小 さ な リ ズ ム 変 動 の み を 著 明 に 変 化 さ せ た ．SCN刺 2∼4Vの
激 も3cps以
上 で はLHAニ
低 頻 度 弱 刺 激 は ，SEPT弱
ュ ー ロ ン放 電 を 抑 制 し た が ，0・2∼1cps・0・2∼0・3msec・
刺 激 同 様 に ，LHAニ
ュ ー ロ ン 放 電 の 小 リズ ム を 特 異 的 に 変 化 さ せ た ．
最 近 視 床 を 介 せ ず に 前 頭 葉 皮 質 と 視 床 下 部 は ， 直 接 線 維 連 絡 を も つ と い うhorseradishperoxidaseを た 報 告26)が あ る が ， 本 実 験 に お い て もCortex刺
激 はLHAニ
ュ ー ロ ン を 抑 制 ，VMNニ
そ の 程 度 は 自発 放 電 頻 度 に 左 右 さ れ ， 頻 度 の 高 い 時 はVMNニ 刺 激 に よ り発 現 さ れ たLHAニ 皿 ．SCNニ
用 い
ュ ー ロンを 促 進 した が
ュ ー ロ ン も抑 制 さ れ た ． しか しSEPT，SCN弱
ュ ー ロ ソ 放 電 の リズ ム 変 化 は ，Cortex弱
刺 激時 に は招 来 され なか った ．
ュー ロ ン の 機 能 的 意 義 お よ び 化 学 感 受 性 に つ い て
網 膜 内 の 神 経 節 細 胞 はSCNに
両 側 性 に 線 維 投 射 し て お りz7)， 視 神 経 か ら の 入 力 を うけ ， 内 側 前 脳 束 ， 交 感
神 経 を 経 て 松 果 体 に 至 る 松 果 体 調 節 系 に お い て ，SCNは
重 要 な 役 割 を も つ ．24時
間 暗所 に飼 育 しつ づ け た鼠 に
お い て ， 副 腎 皮 質 ス テ ロ イ ドの 日 内 変 動 は ， 相 が つ れ る が 依 然 残 存 す る ， しか る に 両 側SCNの 変 動 を 消 失 さ せ る25)． ま たSCNニ
ュ ー ロ ン は ，neur・Physinやvasopressinを
破 壊 は この 日内
含 有 す る28・29)等の 事 実 は ，SCN
は ， た だ 単Y`松 果 体 活 動 調 節 系 に 存 在 し て い る の み な らず ， 下 垂 体 前 葉 ， 後 葉 調 節 系 の 環 の 中 に も重 要 な 位 置 を 占 め る こ と を 意 味 す る ． 線 維 連 絡 面 よ り見 る と ，SCNニ け る こ と ，dendro―dendriticsynapseが
未 だ 充 分 に 明 ら か に さ れ て い な い ． 一 方SCNニ
視 神 経 刺 激 に よ りSCNニ
ら のefferent31)は
ュ ー ロン の電 気 生 理学 的性 質 な らび に 化学 感 受 性 に つ い て の報
告 は な い ． そ れ 故Yom． ． 本 実 験 の 次 の 段 階 と し てSCNの
あ り， 単 発 刺 激 ，1∼3cpsの
ュ ー ロ ン は 神 経 節 細 胞 よ り両 側 性 の 細 い 線 維 投 射 を う
存 す る こ と3。)など は 明 ら か に さ れ て い る が ・SCNか
ュ ー ロ ン の40%は
機 能 的意 義 お よび そ の化 学 感 受 性 に つ い て考 察 を 加 え た ・ 促 進 さ れ ，35%は
低 頻 度 刺 激 は 無 効 ，20cps以
無反 応 で あ った ． しか し刺 激 に は 至 適条 件 が
上 の 高 頻 度 刺 激 も 効 果 が 少 な く・5∼10cpsが
効 果 が 大 で あ っ た ． ま た 刺 激 開 始 よ り作 用 発 現 ま で 数 秒 を 要 し た こ と な ど は ， 視 神 経 か らSCNに
最 も
至 る入 力 は か
な り細 い 線 維 で 連 絡 さ れ て い る も の と 思 わ れ ， 組 織 学 的 な 結 果 と一 致 す る ． し か し 視 神 経 刺 激 に よ り抑 制 さ れ た 25%の
ニ ュ ー ロ ソ の 機 能 は 何 と考 え る べ き で あ ろ うか ． 事 実 ， 促 進 さ れ た ニ ュ ー ロ ン と ， 抑 制 さ れ た ニ ュ ― ロ ン
は ，ioouの
距 離 で 隣 接 し て い た 場 合 も あ り，SCNニ
Iontophoreticalに DA，5HTは
投 与 し たAChは
そ れ ぞ れ149ニ
ロ ン 中93ニ
ュ ー ロ ン 中96ニ
ュ ー ロ ン(74%)を
ュ ー ロンの機 能的 複 雑 性 を 物語 っ て い る・
， 検 索 し た158ニ
ュ ．pン
ュ ー ロ ン(64%)，98ニ
中126ニ
ュ ー ロ ン(80%)を
ュ ー ロ ソ 中59ニ
促 進 し ，NA，
ュ ー ロソ(60%)，126二
抑 制 し た ．IontophoresisはKrnjeviE32・33)・Oomuraら14)と
．z
同様 な方 法 を 用 い ・
得 られ た 効 果 が 薬 物Yom． ．よ る も の か ， 電 気 通 電 に よ る も の か の 区 別 は 通 電 よ り作 用 発 現 ま で の 潜 時 ， 通 電 終 了 よ り 作 用 消 失 ま で の 時 間 ， お よび 通 電 電 流 の 極 性 等 よ り判 断 し た34)。 な お 本 実 験 に お い て ・ 薬 物 に よ り放 電 頻 度 が 促 進 あ る い は 抑 制 され る 際 ， も と の 自発 放 電 の30%を
越 え る 変 化 が 認 め られ た も の の み を 有 意 と 判 定 し た ． 薬 物 に
対 す る 感 受 性 を そ れ ぞ れ の 組 み 合 せ で し らべ る と ，AChに は ，29ニ
ュ ー ロ ン に つ き検 べ られ ，7ニ
15ニ ュ ー ロ ン 中11ニ 一 方RapheN刺
ュ ー ロ ン(73%)を
よ り促 進 さ れ た126ニ
ュ ー ロ ン(24%)が
促 進 ，17ニ
抑 制 し た ．5HTは26ニ
激 は 促 進 ， 抑 制 ， 無 効 果 が そ れ ぞ れ1/3で
ュ ー ロ ン 中18ニ
ロ ン 中3ニ
よ り抑 制 され た ニ ュ ー ロ ソ のDAお
ュ ．pン(18%)を
抑 制 し た ．DAと5HTの
促 進 し ，11ニ
ュ ー ロ ン(70%)を
ュ ー ロ ン 中96ニ
よ び5HTに
ュ ーPン(65ｰ/a)を
関 係 を み る と ，DAで
対 す る感 受 性
抑 制 さ れ た ．DAは 抑 制 した ．
あ り特 異 作 用 は 認 め ら れ な か っ た ．
自律 神 経 ア ミン 相 互 間 の 感 受 性 に つ い て 検 べ る と ，NAは149ニ た が ， こ のNAに
ュ ー ロ ン 中NAに
ュ ー ロ ン(58%)が
抑 制 ，5HTは
抑 制 さ れ る11ニ
ュ ー ロ ン(64%)を
抑制 し
対 す る感 受 性 を み る と ，DAは17ニ ， 検 べ た14ニ
ュ ー ロ ン 中10ニ
ュー
ュ ー ロ ンすべ て を
ュ ー ロ ン(909b)を5HTは
抑 制 した ， 一 方 視 神 経 刺 激 に よ り129ニ
ュ ー ロ ン 中50ニ
ュ ー ロ ン(40%)は
促 進 ，46ニ
ュ ー ロ ン(35%)は
変 化 な く，
33ニ ュー ロン(25%)は
抑 制 され た が ， この視 神 経 刺 激 に 対す る反 応 性 と薬 物 感 受 性 の 関係 をみ る と，視 神 経 刺
激 に よ り促 進 され た ニ ュ ー ロン群 で ，NAは12二s一 ン中6ニ ュ ー ロン(66%)，5HTは8ニ
ロ ン中9ニ
ュ ー ロ ン中6ニ
ュー ロ ン(75%)を
ュー ロン(75%)を
抑 制 ，DAは9ニ
ュー ロ
抑 制 した ． 視神 経 刺 激y`無 反 応 であ
っ た ニ ューRン 群 に お い て も同様 な傾 向 が 認 め られ るが ， 視神 経 刺 激 に よ り抑 制 され る ニ ュー ロン群 で は ，NA は10ニ ュー ロソ中5ニ
ュー ロソ(50%)，5HTは4ニ
ュー ロン 中2ニ ュー ロン(50%)の
4ニ ュー ロン 中抑 制 を来 た し た もの は認 め られ な か っ た ．一 方RapheN刺 よび5HT感 SCN刺
み を抑 制 し，DAは
激 は， 視 神経 刺 激 あ るい はAChお
受 性 よ り促 進 ， 抑 制 ， 無反 応 の3群 に分 け て調 べ て も特 異 効 果 を 発 現 し なか っ た ． 激 は頸 部 交 感 神 経 放 電 を抑 制 し， この刺 激 効 果 は 視 床 下部 の他 部 位 刺激 時 には 認 め られ な い故SCN
刺激 特 異 効 果 と考 え られ る。 一 方 視 神経 刺 激 も頸 部 交感 神経 放 電 を抑 制 した 。光 が 松果 体活 動 を抑 制 し13，35)， 頸 部交 感 神 経 刺 激 が 松 果 体活 動 を逆 に 促 進 す る事 実13)と考 え 合せ る と，SCNは れ ， このSCNニ
視 神経 か ら の入 力 を うけ て促 進 さ
ュー ロン活 動 の 上 昇 は頸 部 交 感 神 経 活 動 を抑 制 す る． そ し て頸 部交 感 神 経 活 動 の 低 下 は， 松 果
体活 動 を抑 制 す る もの と考 え られ る．そ し て こ の系 に お け るSCNニ よ り強 い抑 制 を うけ た こ とは，SGNが5HTを
ュ ー ロ ンはNA，DAお
よび特 に5HTに
大 量y`含 有 す る事実 と考 え 合 わ せ て， これ らの 自律 神 経 ア ミン
に よ りそ の 活 動 性 が 調節 され て い る もの と考 え られ る． 文
1) 2) 3) 4) 5) 6) 7) 8) 9) 10) 11)
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Abstract-Hitoo NISHINODepartment of Pathophysiology, Research Institute for Medical Sciences, Wakayama Medical College, Wakayama 640, Japan). Suprachiasmatic nuclei and circadian rhythms. The role of suprachiasmatic nuclei on rhythmic activity of neurons in the lateral hypothalamic area, ventromedian nuclei and pineal gland.Folia pharmacol. japon. 72, 941.954 (1976). Unit activity of lateral hypothalamic area (LHA) and ventromedian nuclei (VMN) was recorded in urethane anesthetized male rats. A 5 to 10 sec, a 3 to 5 min and a circadian rhythmicity were observed. In about 15% of all neurons, spontaneous activity of LHA and VMN showed reciprocal relationships. Subthreshold stimuli applied at a slow rate in the septum and the suprachiasmatic nuclei (SCN) suppressed the rhythms without changing firing rates. On the other hand stimulation of the optic nerve at a rate of 5 to 10/sec in creased firing rates in one third of neurons of SCN. Iontophoretically applied acetylcholine increased 80% of tested neurons of SCN, whereas norepinephrine, dopamine and 5HT inhibited 64%, 60% and 75% of SCN neurons, respectively. These inhibitions were much stronger in neurons, the activity of which was increased by optic nerve stimulation. Stimulation of the SCN inhibited the tonic activity in cervical sympathetic nerves. These data suggest that SCN plays a significant role in controlling the rhythmic activity of LHA, VMN and the pineal gland. Dopamine and 5HT may be involved in regulation of the firings of SCN neurons.
要 約:雄
性 白 鼠 を 用 いurethaneあ
び 腹 内 側 核(LHA，VMN)よ
る い はchloralose-urethane麻
酔 下Vim． ． 視床 下部 外 側 野 お よ
り単 位 放 電 を 記 録 し た ． 放 電 頻 度 に は5∼10秒
リズ ム と24時 間 に わ た る 日 内 リズ ム が 認 め ら れ ，LHAニ
，3∼5分
の小
ュ ー ロ ンは昼 間 の方 が 夜 間 に比 し一
般 に 放 電 頻 度 な ら び に リズ ム 変 動 度 共 に 大 で あ っ た ． 同 時 に 記 録 さ れ た35組 の ニ ュ ー ロ ン 中5 組 の ニ ュ ー ロ ン(14%)は
た び た び 相 反 性 変 動 を 示 し ，10組(29%)は
示 し た ． こ の 相 反 性 変 化 はLHAニ れ た ． 外 的 刺 激(Spl
N，Cortex，SEPT刺
り影 響 され た ．SEPT，SCN高 0.2∼0.4msec，2∼4Vの
激)に
NAは149ニ 5HTは126ニ
検 索 さ れ たSCN158ニ
ュ ー ロ ン 中96ニ
ュー ロ ン 中50ニ
ュ ー ロ ン 中59ニ
ュ ー ロ ン(75%)を
薬 物感 受 性 の 関 係 よ りみ る と，
そ れ ぞ れ抑 制 した．
ュ ー ロ ン ，8ニ
ュ ー ロ ン 中6ニ
が ， 視 神 経 刺 激 に よ り抑 制 さ れ た ニ ュ ー ロ ン に 対 す るDAお
動 調 節 系 に お け るSCNの
促 進 し ，33ニ
ュ ー ロ ン(60%)，
また 視神 経 刺 激 効 果 と
視 神 経 刺 激 に よ り 促 進 さ れ た ニ ュ ー ロ ン はDAお
ュ ー ロ ン 中6ニ
た ． 以 上 視 床 下 部 内LHAお
ュ ー ロ ン(40%)を
激 は 頸 部 交 感 神 経 放 電 を 抑 制 し た ．iontophoretical ュ ー ロ ン 中126ニ ュ ー ロ ン(80%)を 促進 した が ，
ュ ーRン(64%)，DAは98ニ
ュ ー ロ ン 中93ニ
に よ りそ れ ぞ れ9ニ
対 す る反 応 性 は 刺激 時 の 自発 放 電頻 度 に よ
頻 度 刺 激 はLHAニ ュ ー ロ ン放 電 を 抑 制 す る が ，0.2∼1cps， 弱 刺 激 は 放 電 頻 度 に 影 響 な くそ の リズ ム 変 動 の み を 特 異 的 に 変 化 さ
せ た ． 視 神 経 刺 激 は 検 索 さ れ たSCNl29ニ ュ ー ロ ン(25%)を 抑 制 し た ． 一 方SCN刺 に 投 与 し たAChは
時 と して 相 反性 変 動 を
ュ ー ロ ン 活 動 が 上 昇 な い し 下 降 の 変 化 時 に よ り多 く観 察 さ
よ びVMNニ
ュ ーPン
よ び5HT
ュ ー ロン が抑 制 を 受 け た
よ び5HTの
抑 制 は僅 少 で あ っ
活 動 調 節 な らび に視 神 経 か らの松 果 体 活
機 能 的 意 義 お よび そ の 性 質 に 検 討 を 加 え た ．
緒
言
個hの 細 胞 ， 生 体 は バ イ オ リズ ムを もち， 内分 泌 腺 か らの ホル モ ン分 泌 ， 自律 神 経 活 動 ，摂 食 活 動 ， 運動 活 動 な どわ れ われ の生 体 活 動 に は 日内 リズ ムが認 め られ るが ， と りわ け 視床 下 部 な らび に 松 果 体活 動 の 日， 内 変動 は 著 明で あ る． 日内 リズ ムは無 脊 椎 動 物 に お い て は詳 細 な研 究1∼3)がな され て い るが 哺 乳 動 物 で はそ の報 告 は少 な く， メ カ ニズ ムに は不 明 な点 が 多 い． 視床 下部 外 側 野(LHA)お
よび 腹 内側 核(VMN)細
胞 活 動 は 互 いYom． ． 相反
的 な活 動 性 を示 し機 能 的 に も摂 食 お よび 飽 食活 動 を 調 節 す る中枢 と して 注 目され るが4^6)， これ ら の部 の ニュ ー ロン活 動 に は241時間 の 変 動 が認 め られ る7)． 前 頭葉 皮 質(c・rtex)， 中 隔 野(SEPT)お (SCN)はLHAニ
ュ ー ロン活 動 に影 響 を 与 え る ことは す で に 報 告8}し た が ， 近 年SCNは
よび視 床 下 部視 交 叉上 核 視 神 経 か ら入 力 を う
け 頸 部交 感 神経 を介 して 松 果体 活 動 を 調 節 す る系 に お い て重 要 な役 割 を もつ こ とが 報 告 され て い る9∼11)．しか る にSCN細 びVMNニ ―SGN―
*⑰640和
胞 の性 質 お よび そ の機 能 的 意 義 に つ い て の詳 細 な 報告 は ない ． そ こで今 回 白鼠 に お い てLHAお
よ
ューRン 活 動 の 相互 変 化 お よび 日内 リズ ム の解 析 と これ に 関 与 す るSCNの 影 響 ， さ らに"視 神 経 頸 部交 感 神経 ― 松 果 体 系"に おけ るSCNニ ュ ー ロンの 役 割 とそ の性 質 に つ い て解 析 を 加 え た．
歌 山市 九 番 丁 九
実 1)LHAな
ら び にVMNニ
験
方
法
ュー ロ ン活 動 の記 録
雄 性 白 鼠(200∼4009)をurethane(1・2∼1・5g/kgi・P・)麻 神 経(SplN)は
酔 下 に気 管 切 開 し脳定 位 装 置 に 固 定 した ． 内臓
刺 激 の た め に 剥 離 し て ， そ の 中 枢 切 断 端 にcuff電
極 を 装 着 した ． 一 側 頸静 脈 には 薬 物 投 与 の
た め に カ ニ ュ レ ー シ ョ ソ を 行 な っ た ． 頭 蓋 骨 は 一 部 取 り 除 き 脳 図 譜(PcllegrinoandCushman1967)に い 双 極 電 極 を 前 頭 葉 皮 質(Cortex，area10)，SEPTお
よ びSCNに
従 い細
そ れ ぞ れ挿 入 し刺 激 した ． 単 一 ニ ュー ロン
か らの 記録 は タ ン グス テ ン電 極 を用 い たが ， この 電極 は 細 い タ ン グス テ ン線 を ガ ラス毛 細 管 の 中 に包 埋 し顕 微 鏡 下 に そ の 先 端 露 出 部 を10∼15μ LHAと
他 側VMNに
に 調 節 し た ． な おLHAとVMNは
そ れ ぞ れ 別 け て 挿 入 し た(Fig・1A)．
よ び 高 感 度 増 巾 器(502ATektronix')を 7A)に
近 接 し て い る の で2本
の記 録 電 極 は一 側
シ グ ナ ル は 前 置 増 巾 器(5A，WPInstruments)お
通 じ オ シ ロ ス コ ー プ，counter(NicoletlO70)お
よ び ポ リ グ ラ フ(Grass
導 い た ． ひ と だ び 単 一 ニ ュ ー ロ ン か ら ス パ イ ク放 電 が 得 られ る とwindowdiscriminatorを
秒 毎 に そ の 放 電 頻 度 を 数 え オ シ ロ ス コ ー プ とX-Yレ
コー ダ ーに 記 録 した． 後 の コン ピュ ー タ ー分析 の ため に す
べ て の シ グ ナ ルは テ ー プ レ コー ダ ーに 貯 えた ． 脳波 は全 例 に お い て 後頭 葉 皮 質 か ら記録 した ． 経 過 を 通 じ 保 温 に よ り37∼38―5。Cに し ， 脳 を と り 出 し10%ホ
保 ち 実 験 終 了 後DC通
ル マ リン 液 に 固 定 し た ．50μ
通 し て1∼2
電(3∼20mA・30秒)に
の 凍 結 切 片 を 作 製 しthioninあ
直腸 温 は全 実 験
よ り電 極 挿 入 部 位 を 破 壊 る い はcresylviolet染
色
後 顕 微鏡 下 に電 極 の 位 置 を確 認 した ．
Fig. 1.
2)SCNニ
A: Recording the unit activities in lateral hypothalamic area (LHA) and ventromedial nucleus (VMN). LHA electrode was inserted into one side, VMN electrode into the other side of the brain. Stimulating electrodes were placed on the afferent splanchnic nerve (Spl), prefrontal cortex (Cortex), septum (SEPT) and suprachiasmatic nuclei (SCN). B: Recording the unit activity and iontophoretical application of chemicals in SCN. Drug and recording electrodes consisted of side-by-side assemblies. Stimu lation was applied to optic nerves and SCN. Tonic activity in cervical sympathetic trunk was also recorded.
ュ― ロ ン 活 動 の 記 録
Urethane単
独 あ る い はchloraloseurethane(40∼70mg，400∼700mg/kgi・p・)麻
酔 下 に動 物 を 背 臥位 に 固
定 し た ． 気 管 切 開 後 一 側 大 腿 静 脈 お よ び 頸 動 脈 に カ ニ ュ レ ー シ ョ ン を 行 な いRinger液 行 な っ た ． 視 神 経 電 気 刺 激 の た め に は 両 眼 球 を 核 出 後cu任
に て 光 を 照 射 し た ． 正 中 切 開 に よ り底 部 よ り視 交 叉 を 露 出 し ，SCNの ニ ュ ー ロ ソ 活 動 記 録 は ガ ラ ス 微 小 電 極(10∼30MΩ)を
の 点滴 お よび血 圧 測定 を
電 極 を 装 置 し ， 光 刺 激 は 両 眼 険 を 開 大 させ 眼 直 前 刺 激 に は ス チ ー ル 電 極 を 挿 入 した ．SCN
挿 入 し1)と
同様 に 処 理 した ．頸 部 交 感 神経 放 電 は上 頸
神 経 節 直 前 に て 切 断 し 神 経 鞘 を 剥 離 し て 銀 双 極 電 極 ， 前 置 増 巾 器(Tektronix122，0．8∼IKC)を
通 じオ シ ロス
コ ー プ お よ び ポ リグ ラ フ に 導 い た ． 3)SCNに
お け るiontophoresis実
験
5連 ガ ラ ス 管 微 小 電 極 に そ れ ぞ れ2Msodiumglutamate(Glut)，IMacetylcholineHCI(ACh)，1MnoradrenalineHCI(NA)，1MdopamineHCI(DA)お (5HT)を 1B)．
よ び2×10―2M5hydroxytryptaminecreatininesulfate
重 墳 し 定 電 流 装 置iz)に よ り通 電(10∼80nA)し な お 記 録 電 極 は5連
りも数
，SCNニ
ュ_pン
放 電 頻 度 の 変 化 を し らべ た(Fig・
電 極 に 通 常 の ガ ラ ス 微 小 電 極 を は りあ わ せ た が ， こ の 際 記 録 電 極 の 先 端 は 薬 物 電 極 よ
μ 突 出 す る よ う に 設 定 し た ． 通 電 量 は 各 電 極 に よ りか な り異 な っ た が ， 一 般 的 にGlut，AChに
30nA，NA，DAに
は30∼60nA，5HTに
は30∼80nAを 実
1．LHAお
よ びVMNニ
1)LHAお LHAお
よ びVMNニ
Fig. 2.
果
ュ ー ロン活 動 の相 反 性 ュ ー ロ ン よ り 同 時 に 単 位 放 電 を 記 録 で き え た の は75ニ
で あ っ た ． これ ら の う ち5組
の ニ ュ ー ロ ン(14%)は
コ ー ダ ー の 記 録 ，Cはxら
ニ ュ ー ロ ン はVMNニ
結
ュー ロン 活動 につ い て
よ びVMNニ
AはX-Yレ
験
は10∼
用 いた．
ュ ー ロ ン 中35組 の ニ ュ ー ロ ン
相 反 性 活 動 を 示 し た ．Fig・2BはLHAニ
ュー ロン放 電 ，
れ た 放 電 頻 度 を オ シ ロ ス コ ー プ 上 に 写 し た も の で あ る ． 一 般 にLHA
ュ ー ロ ン に 比 し て 放 電 頻 度 が 高 く， よ り大 き な リズ ム 変 動 を 示 した ．5∼10秒
毎 の速 い
Simultaneous recordings of firing rates both in LHA and VMN neurons displayed on an X-Y plotter (A) and oscilloscope (C). A 5 to 10 sec and 3 to 5 min rhythm was observed. Note tendencies toward reciprocal action between units of LHA and VMN in both A and C.
リ ズ ム 変 動 と3∼5分
の 遅 い リ ズ ム 変 動 が 見 ら れ ， こ れ ら は 互 い に 相 反 的 変 動 を 示 し て い る こ と が わ か る(Fig．
2A)， 自発 放 電 に お い て 相 反 性 を 示 し た ニ ュ ー ロ ン 群 に つ い て 各 種 の 外 的 刺 激 を 加 え た ．SplN20cps，0．3msec， 10V刺
激 はLHA二s-Rン
10V刺
激 はSplN刺
放 電 を 促 進 し ，VMNニ 激 と は 逆 にLHAニ
glucoseの
静 脈 内 投 与 はLHAニ
ン 中10組
の ニ ュ ー ロ ン(29%)は
ュ ．pソ
ュ ー ロ ン 放 電 を 抑 制 し た が ，cortex5cps，0・2msec， 放 電 を 抑 制 し ，VMNニ
ュ ー ロ ン を 抑 制 し ，VMNニ
ュ ー ロ ン を 促 進 し た ． 一 方20%
ュ ー ロ ソ を 促 進 し た(Fig・3)．35組
のニューロ
時 と し て 相 反 性 変 動 を 示 し た が ， 残 り20組 の ニ ュ ー ロ ン(58%)の
相互関係は
不 明 で あ る．
Fig. 3.
2)LHAお LHAニ
Simultaneous effects of stimuli on units of LHA and VMN. A and B show effects of stimulation of prefrontal cortex and of splanchnic afferents. C: Effects with an intravenous injection of glucose. Note reciprocal effects. よびVMNニ
ュ ー ロン活 動 の 日内変 動
ュ ー ロ ンの放 電 頻 度 お よび リズ ム変 動 がVMNニ
ュ ー ロンに 比 し大 きい こ とが 判 明 した が ， さ ら
に 詳 し く検 討 を加 え るた め 昼 間 お よび 夜 間 の 長時 間 にわ た る記録 を行 な っ た ．LHAニ に1つ の充 進期 を示 し， 午 後 は―般 に 高 い が 夕方(16∼18時 第2の 活 動 充 進期 を 示 した(Fig・4)．
一方VMNニ
後 の夜 間 に 至 る とそ の頻 度 ， リズ ム共 に1・HAニ 活 動 の相 反 性 変化 は正 午 前 後 お よび 夕方 のLHAニ
ュー ロン活 動 は 正午 前後
頃)一 時 下 降 相 を呈 し， 夜 間 の低 活 動 期 に 至 る前 に
ュ ー ロンは 昼 間 は放 電 頻 度 ， リズム変 動 共 に低 い が19時 以 ュー ロソ とは 対 称 的 に増 加 した ．LHAとVMNニ
ュー ロン
ュー ロン活 動 が ， 低 頻 度 よ り高 頻 度 に 尤 進 ， あ るい は逆 に
高 頻 度 よ り低 頻 度 に移 行 す る時 期Yom． ． 最 も多 く認 め られ(Fig・4黒
い時 間 帯)， 次 いでr，g．9の
斜 線 で示 され た
時 間帯 に 認 め られた ． Fig．4の る．VMNに
下半 分 は， 相 反 性活 動 を 示 した1典 型例 に お いて ， 自己相 関 お よび 相互 相関 を 求 め た もの で あ 比 しLHAニ
ュ ー ロ ンの リズ ム変 化 は 大 き くまた 多 彩 な こ とが 自己 相 関 グ ラフ よ り うか が わ れ る．
相 互 相 関 グ ラ フに お い て0∼1秒 LHAとVMNに
の と こ ろに約0，4の 下 向 き の ピー クが 認 め られ るが ， 本 実験 で は 放 電頻 度 は
おい て 毎 秒交 互 に数 え られ て い る の で0∼3秒
毎v`逆 相 関 関 係 が存 す る こ とを意 味 す る． な
Fig. 4.
Firing rate in LHA is rather low in the a.m. but increases around noon. In the p.m. it is generally high, increases especially in late afternoon before going into a decline at night. Reciprocal correlation in firing rate in LHA and VMN was observed most often during the time indicated by black squares and then in hatched squares. Auto-correlation function shows there are considerably fast rhythms in LHA but slow rhythms in VMN neuron. A negative sharp peak (-0.4) at 0-1 sec means that firing rate of neurons in LHA and VMN have reciprocal correlation every 0~3 sec.
Fig. 5.
Effect of stimulations in splanchnic nerve (D), prefrontal cortex (x) and septum (A) on firings in LHA (LH) neurons. And that of cortex stimulation on VMN (VMH) firing (0) is also plotted. The ratio of changed frequency is plotted against basic firing frequency. The effects of stimuli depend on basic firing frequency.
お 本 実験 は3∼7月
に お こなわ れ た ． 季節 変 動 に よ る影響 も当然 考 慮せ ね ばな らな い が ，そ の点 の検 索 は今 後 に
ゆ ず りた い ． 3)外
的 刺 激 に 対 す る反 応 性
1)で 述べ られ た ご と く―・ 般 に はSplN刺
激 はLHA二a．
一Pン を促 進 し，VMNニ
が ， あ らゆ る時 間 帯 に つ い てそ の効 果 を し らべ る と反 応像 は異 な っ た ．す なわ ちLHA活 る時 期 ， あ るいは ニ ュ ．pン(20cps以 同様 な こ とがVMNニ
上)に お い て は 同 じSplN刺
ュ ー ロ ンで もみ られ ， 高 放 電 頻 度 のVMNニ
ュ ー ロンを 抑 制 す る 動 が 非 常 に充 進 し てい
激 で もLHA二i-Pン
を 抑 制 した ．
ュ ー ロンはCortex刺
激 に よ り抑 制 され
る， す な わ ち刺 激 に よっ て得 られ る放 電頻 度 変 化 率 は ， も との 自発 放電 頻 度 に よ り影響 され た(Fig・5)． 4)LHAニ
ュー ロン放 電 リズ ム に お よぼ すSEPTお
昼 間 の放 電 頻 度 変 動 はVMNに
比 しLHAニ
に お よぼ す影 響 につ い て は ， 主 にLHAニ
よびSCNの
影響
ュー ロン が よ り著 明 で あ った の で ，外 部 か ら この リズ ム変 動
ュ ー ロ ンに お い て検 索 した．LHAを
周 辺 の組 織 よ り遊 離 して外 部 か
ら の入 力 を 断 ち切 る実 験 を試 み たが ， 単位 放 電 記 録 を 保 持 しつつ 遊 離 す る ことは 困 難 で あ った ． そ れ 故 に次 の段 階 と し て記 録 電 極 の頭 側 あ るい は 尾側 で， 電 極 よ り2mmの
距 離 の 部 位 に てLHA放
質 よ り脳 底 に 至 る前 額 面 切 断 を加 えた ． 尾側 切 断 で は 切 断 後LHA放
電 記 録 側 のみtip． ，大 脳 皮
電 リズ ムは あ ま り影 響 を うけ な か った が ，
頭 側 切 断 時 は切 断 後30分 よ り放 電 リズ ム変 動 の 消失 が 認 め られ ，放 電 頻 度 が 低 下 す る例 も存 在 した ．SEPTは 床 下 部 との線 維 連絡 が 密 で あ り， か つ また 光 刺激 に応 じて 放 電頻 度 が 影 響 を うけ る24)故， まずSEPT刺 LHA活
視 激の
動 に お よぼ す 影 響 を し らぺ た ．
一 方SCNはLHAと
は 同 じ視 床 下 部 内 に存 し， 視 神 経 よ り入 力 を うけ 頸 部 交感 神 経 を 介 して 松 果体 に 至
る"松 果 体 活 動 調節 系"に お い て重 要 な役 割 を はた す との 最:近の知 見9∼11)より，SCN刺 活 動 へ の 影 響 を次 に 検 した ．1msec，15VのSEPT単
Fig. 6.
発 強 刺 激 は ，LHAに
激 のLHAニ
ュー ロン
お い て刺 激4msec後
，活 動 電
Effect of stimulation in suprachiasmatic nucleus on firing of LHA neuron. 5 cps, 10 cps and 20 cps (0.5 msec, 10 V) stimuli decrease LHA firing (A). Very low frequ ency and weak stimuli (0.5..-1 cps, 0.2 msec 4V) suppress the rhythms without changing firing rates (B and C).
位 を誘 発 し， 後 ， 自発 放 電 を 抑 制 した ， 刺 激 頻 度 を 変化 させ る と異 な っ た効 果 が 認 め られ た ．す なわ ち1∼5cps刺 し，10cps以
激 はLHA二3ロ
ン頻 度 を増
上 の 刺 激 は逆 に 抑 制 した ． 誘 発 電 位 お よび これ に ひ きつ づ く抑 制 効 果 が ， 何 ら認 め られ な くな る
ま で刺 激 頻 度 な らび に強 度 を 減 弱(0．2∼0．5cps，2∼4V)さ のみ を 特 異 的 に変 化 させ た ．SCN単 めな か っ た が ，LHA内
発 刺 激 は ，SEPT刺
せ る と， 自発放 電 には 影 響 を与 えず そ の リズ ム変 動 激 時 の よ うな誘 発 活 動 電位 を1・HAに
お い て生 じせ し
の場 所 を 異 に した部 位 に て， それ ぞれ 形 が 異 な っ た フ ィ ール ド電 位 を 惹 起 した ． しか る
に刺 激 頻 度 を上 昇(5∼10cps)さ
せ る とLHAニ
ュ ー ロンを 抑 制 し， 抑 制 度 は も との 自発 放 電 頻 度 に も左 右 さ
れ るが ，刺 激 強 度 が 大 な ほ ど抑制 効 果 が 大 で あ っ た． 刺 激 頻 度 ， 強 度 を 十 分Vim． ． 減 弱(0．2． ∼1cps，2∼4V)さ る と，SEPT弱
せ
刺 激 時 と同様 ニ ュ ー ロ ンの放 電 頻 度 に は 影響 を 与 え る こ とな くそ の リズ ム変 動 のみ を 特異 的 に変
化 させ た(Fig．6)． II．SCNニ 1)視 SCNニ
ュー ロ ン活 動 な ら びに 頸 部 交感 神経 活 動 の記 録 神 経 入 力 のSCNニ
ュ ー ロン活 動 へ の影 響
ュ ー ロン放 電頻 度 は， 視 床 下 部 の 他 の神 経核 ニ ュー ロン放 電 に 比 して一 般 に 低 い(0∼8cps)
し15cps前
られず ，放 電 頻 度 が 増 え て くる と3∼5分 10V刺
． しか
後 のか な り高 頻 度 の放 電 を 示 す もの も時 に 存 した ． 放電 頻 度 が 低 い 時 は リズ ム変 動 は ほ とん ど認 め
激 はSCNニ
Fig. 7.
を周 期 とす る遅 い リズ ム変 動 が あ らわ れ た ． 視神 経10cps，0．7msec，
ュ ー ロン放 電 を増 大 した が ， 刺 激 開 始 よ り刺 激 効 果 の発 現 まで ， また 刺激 終 了 よ り， も と
Effect of optic nerve stimulation on firings of SCN neuron. A: Control. B: During stimulation (10 cps, 0.7 msec, 10 V). Unit firings start to increase a few seconds after the stimulus. C: Soon after the cessation of the stimulus. Note the augmenting effect of the stimulus is still present. D: 10 sec later. E: Effects of optic nerve stimuli of different strengths.
の 放電 頻 度 レベ ル に戻 る に要 す る時 間 は長 く， それ ぞ れ 数 秒 ，10数 秒 を 要 す るこ とが まれ で は な い(Fig．7)． 検 索 され た129ニ ュ ー ロン中50ニ ュ ー ロン(40%)は
， 視 神 経 刺 激 に よ り放 電 頻 度 を増 し，33ニ ュー ロン(25%)
は 抑制 され ， 残 りは影 響 を うけ なか っ た． 至 適 刺 激頻 度 は5∼10cpsで 越 す刺 激 は効 果 はむ し ろ僅 少 で あっ た ．2cps以
，10cpsが
最 も効 果 が大 で，20cpsを
下 の刺 激 は ほ とん ど効 果 が な く， 単発 刺 激 あ るい は高 頻 度3∼
5組 の群 刺 激 も， 誘発 電 位 を 生 じた り放 電 頻 度 の変 化 を来 た す こ とが なか った ． 光 刺激 は例 数 は 少 な い が16ニ ュ ．pン 中10ニ ュー ロンを 促 進 ，2二s-Pン 2)視
を 抑 制 し，4ニ ュー ロンに は 無 影 響 で あ っ た ．
神 経 入 力 の頸 部 交 感 神経 放 電 に 与 え る影 響
視 神 経 刺 激 は 頸 部交 感 神 経 を 介 して松 果 体活 動 を 調節 す る こ と， こ の際 視 神 経 刺激 は松 果 体 活 動 を抑 制 ， 頸 部交 感 神 経 の 刺 激 は松 果 体活 動 を 促 進 す る13)．そ こで頸 部 交 感 神 経 放電 に視 神 経 入 力 が如 何 に 作 用 して い るか を 検 す る必 要 が あ り， 光 お よび 視 神 経 電 気刺 激 の影 響 を し らべ た． 頸 部交 感 神 経 は 実 験 開始 当初 周 囲 の組 織 よ り遊 離 し節 前 に て切 断 して お いた もの を ， 記録 直 前 に そ の 神経 鞘 を 剥離 し， ミネ ラル 油 プー ル 内に て 銀 双 極電 極 に の せ ， そ の 自発 放電 を 記 録 した ． 単 一 神経 線 維 放 電 で な く集 合電 位 で あ る故電 位 の大 き さは種 々異 な っ た が ， 頻 度 的 に は3∼5発
の放 電 が群 発 して くるこ とがた び た び 認 め られ た ．Fig・8Aは
0．5msec，15V刺
激 時 の放 電 で ，Gは
自発 放電 ，Bは 視 神経10cps，
刺 激 終 了 後20秒 の放 電 で あ る． 刺 激 開始 後 数秒(1∼3秒)後
よ り抑 制
効 果 が現 わ れ ， そ の 効果 は刺 激 終 了 後10数 秒 に わ た り持続 した ． 光 刺激 も同様 な 効 果 を もた ら した が そ の程 度 は 電 気 刺 激 に 比 して 弱か っ た． 少 数例 にお い てchloralose-ure亡hanc麻
酔 を 用 い た が ，本 麻 酔 下 で は強 力 な単 発 の
光 刺激 は， 自律 神経 全 シ ス テ ムを興 奮 させ るた め か頸 部 交 感 神 経 に も強 力 な誘 発 電 位 を ひ きお こ した ．
Fig. 8.
3)suN刺
Recordings of tonic activities of cervical sympathetic trunk. A: Control. optic nerve stimulation (10 cps, 0.5 msec, 15V). C: After control. 激 の鎮 部 交 感 神経 放電 へ の影 響
次 に 明 らか に され ね ば な らない 関 係 はSCN刺 Fig．9Aは20cps，0―5msec，15V刺 20cps刺
B: During
激 の 交 感 神経 放 電 に 与 え る影 響 で あ る．
激 ，Bは10cps，0．5msec，15V刺
激 効 果 で あ る．10cpsよ
りも
激 の方 が 抑 制効 果 は よ り強 大 で あ り， 単発 刺 激 は こ の系 に お い て も効 果 は なか っ た． 中 枢 神経 系 特 に
視 床 下 部 の 刺激 は ，交 感 神 経 活動 に 影 響 を 与 え る の で ，本SCN刺
激 効 果 は ，電 流 波 及 に よる他 部 位 刺 激 に基 づ
く可 能 性 も否定 で き な い． しか し同 刺 激 電 極 を用 い， 同 刺激 条 件 に て 他 の視 床 下 部 内核 た と えばLHA，VMN を 刺 激 して も本 効 果 は 認 め られ なか っ た ．一 方 同時 に 記 録 して い る全 身血 圧 も刺 激 に 応 じて な ん ら変 化 を示 さ な か った の で ，本 抑 制 効 果 は ，SCN刺
激 特 異 効果 で あ る と考 え られ る．
Fig. 9.
皿 ．SCNニ
Polygraph recordings which show the effect of stimulating suprachiasmatic nuclei. Top tracings are systemic blood pressure, lower tracings are electrical activities in the cervical sympathetic trunk. Stimulus at 20 cps (A) is more effective than 10 cps (B) in inhibiting sympathetic activity. C: Stimulus of the same strength (20 cps, 0.5 msec, 15 V) in LHA had no inhibiting effect on sympathetic activity.
ュー ロン の 化学 感 受 性 に つ い て
Oomuraら14)の
考 案 に よ る5連
微 小 電 極 にGlut，ACh，NA，DA，5HTを
充 填 し ， 別 に 用 意 し た3MKCl
ガ ラ ス 電 極 を 顕 微 鏡 下 で 接 着 剤 を 用 い は りあ わ せ る ． こ の 際 記 録 電 極 は ， 薬 物 充 填 電 極 よ り も そ の 先 端 を 数 μ突 出 さ せ る よ う に 調 整 し た ． 薬 物 電 極 は 一 般 に 抵 抗 が 高 く(100MΩ
以 上)，
ま た通 電 時 に もた えず 抵 抗 が 変 動す
る の で フ ィ ー ドバ ッ ク 回 路 を 内 蔵 し ， た え ず 一 定 の 電 流 を 流 し う る よ う作 製 し た 定 電 流 装 置 に よ り通 電 を 行 な っ た ． 通 電 量 は 個 々 の 電 極 ま た 一 本 の 電 極 で も お の お の の 薬 物 に よ り異 な っ た が ， 作 用 を 認 め う る 範 囲 で 出 来 る だ け 少 な い 通 電 を 与 え た ．Glut電
極 に は 陰 電 流 を ， 他 のACh，NA，DAお
そ れ ぞ れ の 薬 物 をiontophorcticalに 線 核(RapheN)は ち ，5HT量
大 量 の5HTを
よび5HT電
極 に は正 電 流 を 流 して ，
， 記 録 細 胞 の 近 傍 に 投 与 し ， 放 電 頻 度 に 与 え る 影 響 を し らべ た 。 中 脳 の 縫 含 有 し ， 背 側 お よ び 内 側RaphN共
に海 馬 ， 前 頭葉 基底 部 と線 維 連 絡 を も
の 変 動 が こ れ ら の 部 位 ひ い て は 脳 全 体 の 活 動 度 を 左 右 し15∼19)，と りわ けSCNに
強 い抑 制 性 の 影響
が あ る こ と が 猫 に お い て 報 告2。)され て い る ． 視 神 経 刺 激 に 対 す る 反 応 性 ， 各 種 薬 物 に 対 す る 反 応 性 ，RapheN 刺 激Vim一 ． 応 ず る 反 応 性 を ま と め た の がTablelで %)を
促 進 し ，18ニ
二ー
ロ ン(64%)を
促 進 ，59ニ
ュ・ 一 ロ ン(14%)を
検 索 さ れ た158ニ ュ ー ロ ン 中30ニ
抑 制 し た ．DAもNAに
ュ ー ロ ン(60%)を
93ニ ュ ー ロ ン(74%)を
あ る ．AChは
抑 制 し た ．NAは149ニ
似 た 結 果 を も た ら し ，98ニ
抑 制 し た ． 一 方5HTは126ニ
抑 制 し た ．Glutは
ュ ー ロ ン 中126ニ
ュ ー ロ ン 中11ニ
ュ ー ロ ン 中aiニ
促 進 し ，96
ュ ー ロ ン(iii)を
ュ ．pン(16%)を
促 進 した が ，
い わ ウ る 神 経 賦 活 薬 と し て 用 い ， そ の 作 用 を 検 す る こ と に よ り， 薬
物 電 極 と細 胞 間 の 距 離 が 推 察 さ れ ， 電 極 の 位 置 を 修 正 変 更 す る の に 役 立 て た ． し か し115ニ
ュ ー ロ ン 中llニ
ロ ン(9%)は
抑 制 を 受 け た ．RapheNの
お の お の1/3つ
つ に 別 れ ， 強 力 な 抑 制 効 果 は い か な る 刺 激 条 件 下(o．z∼20cps，0．5∼lmsec，5∼30V)で
め ら れ な か っ た ．Fig・10は
ュ ー ロ ン(80
ュ ー ロ ン(20%)を
刺 激 は ，43ニ
ュー
ュ ー ロ ン に お い て し ら べ た が ， 促 進 ，． 抑 制 ， 無 効果 が
最 も典 型 的 な 反 応 パ タ ー ン で ， そ の 放 電 はAChで
促 進 さ れ ，5HT，DAお
も認 よび
Table
1.
Effects
of stimulating
optic
nerve,
raphe
nucleus
and
of
iontophoretical
application
of chemicals.
+ : augmentation,
Fig. 10.
NAに
0: no change,
: reduction
in firing
rate of SCN
neuron.
Effects of chemicals and optic nerve stimulation on firing of a SCN neuron. bers after each chemical symbol indicate current strength applied (in nA). long lasting effect of serotonin.
Num Note
よ り抑 制 され ， 視 神経 刺激 に よ り促 進 され た． 考
1．LHAお LHAお
察
よびVMNニ
ュ― ロ ン放 電 の リズ ム 変 動 に つ い て
よびVMNニ
ュー ロン よ り同 時 に 単位 放電 を 得 ， 出 来得 る限 り長 時 間記 録 し続 け るた め に， い ろ
い ろ処 置 を 加 え た が ， と りわ け 呼 吸 ，心 搏 に 伴 う脳 の動 きを 最 小 限 に止 め る こ とが 大切 で あ る． 頭 蓋 骨 の切 徐 範 囲 は小 さ くし電 極刺 入後 は ゼ ラチ ンで表 面 を 覆 っ た ．次 に 動 物 の 腹部 を 固定 台 よ り遊 離 し， 呼 吸 運 動 に よる腹 部 の動 き の影 響 を 少 な くした ． 記 録電 極に は 特 に注 意 がは らわ れ ， ガ ラス管 微 小 電 極 ， タ ン グ ステ ン電 極 ， ス テ ン レス ス チ ール 電 極等 い ろい ろな 型 の ものを 試 み た が ，最 終 的 に ガ ラス で被 覆 した タン グ ス テ ン電極 で タン グ ステ
ン線 の露 出部 が10∼15ｵの
もの が， 長 時 間 に わ た り放 電 を 記 録 しつ づ け るの に 適 して い た． ガ ラス微 小 電 極 は
そ の尖 端 が 鋭 い た め に細 胞 の ご く近辺 まで近 づ け ね ば な ら な いた め ，少 し の振 動 や 動 き に よ り記 録 して いた 放 電 を逃 す こ とが た び たび あ った ― 得 られ た単 位 放 電 が 単一 の ニ ュー ロ ン放 電 か ， あ る いは 複 数 の ニ ュー ロンに よ る ものか は ， オ シ ロス コー プの 掃 引 を速 く走 らせ ， 活 動電 位 そ の もの で トリガ ー して 放電 を か か せ ， そ の大 き さ， 持続 時 間 お よび そ の形 に よ り決 定 した ， LHAお
よびVMNニ
ュー ロソ活 動 を 同 時 に記 録 で きた35組 の ニ ュ ― ロン中5組(14%)は
た相 反 性 変 動を 示 し， 時 と して相 反 性 を示 した10組(29%)を
加 え る と，40%を 越 え る ニ ュ ー ロ ンが ， 自発 放 電
あ るい は外 的 刺 激 に 対 して 相反 性変 動 を 示 す こ とに な る．LHAよ VMNの
， は っ き りし
りVMNに
対 して 直 接抑 制性 の結 合 は な く，
外 側 よ りに抑 制 性 の 介 在 ニ ュー ロンが 存 す る と い う報 告21)と， 大 村 等 の 報 告6)に 見 る ご と くLHAの
刺 激 は ，VMN放
電 を 抑 制 し， 逆 にVMNの
刺 激 は ，LHA放
電 を抑 制 す る とい う見 解 が あ るが ， 直 接 あ る
いは 間 接 に せ よ， この両 者 は 密 接 に相 関 し てい る こ とに は変 わ りは な い 。 長時 間観 察 した 場 合 ，LHAニ ン放 電頻 度 が低 い夜 間 や ， また20cpsを
越 え る よ うな 活動 度 の さか ん な時 に は ，VMNニ
ュー ロ
ュー ロン との 間 に相
反 性 変 動 を示 す ことが 少 なか っ たが ， 正 午 前 後 お よび 夕方 の放 電 頻 度 が低 値 よ り高 値 に 移行 す る時 期 ， あ る い は 逆 に 高値 よ り低 値 に 下 降 す る時 期 に ， 最 も頻 繁 に 相反 性変 動 が 認 め られ ， 視 床 下 部 内外 か らの 入 力 の 増 減 に よ り， そ の 放電 頻 度 が 動的 に変 化 を うけ る 際 ，LHAお の と思わ れ る．LHAニ 時 頃)第2の
よびVMNニ
ュー ロンは 互 い に 相 関 しあ うこ とが 多 い も
ュー ロンは 午 前 放電 頻 度 が 低 く，正 午 前 に 上 昇 し， 午後 は 一般 に 高頻 度 で夕方(18∼20
活 動 充進 期 を経 て夜 間 の安 定 期 に 入 る 日内変 動 が 存 す る こ とが判 明 した ． またVMNニ
に 比 し， 昼 間 ， そ の リズ ム変 動 は よ り大 であ り，5∼10秒 て 認 め られ た．LHAニ
，3∼5分
ュー ロン
の小 リズ ムが ，24時 間 の 日内 変 動 に重 相 し
ュー ロンは 内側 前 脳 束 と密 接 な線 維 連 絡 が あ る た め， 嗅 球 ， 中 隔野 等 の 前 部構 造 ， ま
た ，橋 ， 被 蓋 ， 黒質 等 の後 部 構 造 と も線 維 連 絡 が あ り，下 視 床 脚 を 介 して視 床 と密接 に結 びつ いて い る 故V．'． ． ，末 梢 お よび 中 枢 か らの 巾広 い入 力 が 集約 され る場 とな っ て い る， 昼 間 リズ ム変 動 が 大 とい う現 象 は ， これ らの入 力 が統 合 され た結 果 に基 づ くもの で あ ろ う． 夜 行 性動 物 とし ての ラ ッ トは， 摂 食 も夜 間 に摂 取 す る方 が 多 い ので ， LHAニ
ュー ロン活 動 は ， 夜間 に よ り活発 で あ った 方 が 自然 な よ うに 思 わ れ るが， 実 験 結 果 は逆 で あっ た ． 無 麻
酔 の猫 で も同様 な結 果 が 報 告22)され てお り，摂 食 活 動 とい う一 つ の限 られ た 行 動 だけ か ら では 説 明 で き え ない ． 本 実 験 に お い て認 め られ た 小 周期 の リズ ム変 動 は ， ウサ ギ 大脳 表 面 や 視床 下 部 よ り記 録 され た 緩 徐 な電 位 変 動 リズ ム23)，あ る い は， 猫 慢 性実 験 にお い て報 告 され て い る"非 特異 性 細 胞"の
リズ ム活 動22)とも似 て い る こ とか
ら， ホル モ ン分 泌活 動 に 関 係 して い る可 能 性 も否定 で きな い ． 24時 間 を通 じて の 日内 変動 を し らべ る際 ，一 番 注 意 を は らっ た のは麻 酔 条件 で あ る． 得 られ た変 化 そ の もの が 日内 変 動 な のか ， 麻 酔 深 度 の変 化 の 影 響 を うけ た 結 果 な のか を判 定 せ ね ば な ら な い．麻 酔 深 度 を で き るだ け一 定 に 保 つ た めに 麻 酔 薬 を 適 宜追 加 し， また 後頭 葉 皮 質 よ り脳 波 を記 録 し，麻 酔状 態 を た え ず 監視 した ． 本 実験 で 認 め られ た 日内 リズ ムは ，麻 酔 開 始 時 刻 あ る い は手 術 開 始時 刻 を変 更 して も認 め られ た 故 ， 麻 酔 深度 変 化 に 基 づ く結 果 で は な く， 生 体 内 に 存す る リズ ムだ と考 えて い い だ ろ う．SplN，CQrtex，SEPT刺
激 は， 一 般 にLHA
ニ ュ ー ロン活 動 を そ れ ぞれ 促 進 ， 抑 制 ，抑 制 したが ， これ らの 効果 は 一 定 で は な く刺 激 条 件 に よ り異 な っ た結 果 が 認 め られ ，あ る 自発放 電頻 度 の上 下 で そ の うけ る効 果 が逆 転 し， 視 床 下 部 ニ ュー ロン活 動 調節 機 構 の 複 雑 さが うか が われ る． 次 に上 記 の小 さな リズ ムお よび 長 時 間 にわ た る 日内 リズ ム は， 視 床 下部 内に 存 す る もの か， 外 部 に 由 来す る ものか ， 外 部 に 由 来 す る ものな らば何 処 か らそ の影響 を受 け る のか を し らべ ね ば な らな い ．放 電 を 記 録 しなが ら 融
よ り2㎜
で記 録 側 のみ の一 側 前 緬
切断 を 加 献
と ころ ，後 方 切 断 で はLHA・
・一 ロン リズム はあ ま
り影響 を うけ な か っ たが ， 前 方 切断 で は， 切 断30分 後 は， 切 断 時 の影 響 が 残 って 脳 波 が低 振 巾， 速脈 とな り， LHAニ
ュー ロン リズ ム も規 則的 と な るが ，30分 を過 ぎて 安定 期 に入 る と， 放 電 頻 度 な らび に リズ ム変 動共 に 抑
制 され た ． 一 側 半球 のみ の切 断 で 他側 か らの 入 力 は 除 外 して い な い た めか ， 後 方 切 断 は ほ とん ど影響 は なか っ た ， しか し前 方 切 断 に お い て も条 件 は 同 じで あ るに もかか わ らず ， よ り強 い 影響 を うけ た こ とは ，LHAニ
ュー
ロン が前 部 構 造 か らよ り強 い 影 響 を うけ て い る もの と 思 わ れ る． 視 床 下 部 と線 維 連 絡 を もつ 前 部構 造 と して は SEPTが
最:も密 な 関係 に あ る．SEPTの
ニ ュ ー ロン 自身 光 に 応 じて反 応す る とい う報 告24)もあ るの で ， 先 ず 第
1にSEPT刺 SCNの
激 の 影 響 を し らべ た ． 一 方SGNは
視 神 経 か ら入 力 を うけ 松 果 体 活 動 を 調 節 す る系 の 中 に 存 し ，
破 壊 は ， 松 果 体 活 動 と 同 時 に 副 腎 皮 質 ホ ル モ ン レ ベ ル に も影 響 を 与 え ， 下 垂 体 前 葉 系 と も関 係 し て い る
と い う報 告25)も あ る ．SEPT刺
激 は 単 発 刺 激 で 約4msecの
潜時 の後 ， 活 動電 位 を生 じ，そ の後 抑 制 相 が み ら
れ た ． 刺 激 頻 度 を 上 げ て ゆ く と ， こ の 抑 制 相 が 重 相 し ，LHAニ
ュ ．pン
は 抑 制 を うけ た ． しか る に ， 刺 激 頻
度 ， 強 度 を 共 に 減 少 させ ， 活 動 電 位 も生 ぜ ず ， そ の 放 電 頻 度 に も 無 影 響 な 刺 激 は ， 小 さ な リ ズ ム 変 動 の み を 著 明 に 変 化 さ せ た ．SCN刺 2∼4Vの
激 も3cps以
上 で はLHAニ
低 頻 度 弱 刺 激 は ，SEPT弱
ュ ー ロ ン放 電 を 抑 制 し た が ，0・2∼1cps・0・2∼0・3msec・
刺 激 同 様 に ，LHAニ
ュ ー ロ ン 放 電 の 小 リズ ム を 特 異 的 に 変 化 さ せ た ．
最 近 視 床 を 介 せ ず に 前 頭 葉 皮 質 と 視 床 下 部 は ， 直 接 線 維 連 絡 を も つ と い うhorseradishperoxidaseを た 報 告26)が あ る が ， 本 実 験 に お い て もCortex刺
激 はLHAニ
ュ ー ロ ン を 抑 制 ，VMNニ
そ の 程 度 は 自発 放 電 頻 度 に 左 右 さ れ ， 頻 度 の 高 い 時 はVMNニ 刺 激 に よ り発 現 さ れ たLHAニ 皿 ．SCNニ
用 い
ュ ー ロンを 促 進 した が
ュ ー ロ ン も抑 制 さ れ た ． しか しSEPT，SCN弱
ュ ー ロ ソ 放 電 の リズ ム 変 化 は ，Cortex弱
刺 激時 に は招 来 され なか った ．
ュー ロ ン の 機 能 的 意 義 お よ び 化 学 感 受 性 に つ い て
網 膜 内 の 神 経 節 細 胞 はSCNに
両 側 性 に 線 維 投 射 し て お りz7)， 視 神 経 か ら の 入 力 を うけ ， 内 側 前 脳 束 ， 交 感
神 経 を 経 て 松 果 体 に 至 る 松 果 体 調 節 系 に お い て ，SCNは
重 要 な 役 割 を も つ ．24時
間 暗所 に飼 育 しつ づ け た鼠 に
お い て ， 副 腎 皮 質 ス テ ロ イ ドの 日 内 変 動 は ， 相 が つ れ る が 依 然 残 存 す る ， しか る に 両 側SCNの 変 動 を 消 失 さ せ る25)． ま たSCNニ
ュ ー ロ ン は ，neur・Physinやvasopressinを
破 壊 は この 日内
含 有 す る28・29)等の 事 実 は ，SCN
は ， た だ 単Y`松 果 体 活 動 調 節 系 に 存 在 し て い る の み な らず ， 下 垂 体 前 葉 ， 後 葉 調 節 系 の 環 の 中 に も重 要 な 位 置 を 占 め る こ と を 意 味 す る ． 線 維 連 絡 面 よ り見 る と ，SCNニ け る こ と ，dendro―dendriticsynapseが
未 だ 充 分 に 明 ら か に さ れ て い な い ． 一 方SCNニ
視 神 経 刺 激 に よ りSCNニ
ら のefferent31)は
ュ ー ロン の電 気 生 理学 的性 質 な らび に 化学 感 受 性 に つ い て の報
告 は な い ． そ れ 故Yom． ． 本 実 験 の 次 の 段 階 と し てSCNの
あ り， 単 発 刺 激 ，1∼3cpsの
ュ ー ロ ン は 神 経 節 細 胞 よ り両 側 性 の 細 い 線 維 投 射 を う
存 す る こ と3。)など は 明 ら か に さ れ て い る が ・SCNか
ュ ー ロ ン の40%は
機 能 的意 義 お よび そ の化 学 感 受 性 に つ い て考 察 を 加 え た ・ 促 進 さ れ ，35%は
低 頻 度 刺 激 は 無 効 ，20cps以
無反 応 で あ った ． しか し刺 激 に は 至 適条 件 が
上 の 高 頻 度 刺 激 も 効 果 が 少 な く・5∼10cpsが
効 果 が 大 で あ っ た ． ま た 刺 激 開 始 よ り作 用 発 現 ま で 数 秒 を 要 し た こ と な ど は ， 視 神 経 か らSCNに
最 も
至 る入 力 は か
な り細 い 線 維 で 連 絡 さ れ て い る も の と 思 わ れ ， 組 織 学 的 な 結 果 と一 致 す る ． し か し 視 神 経 刺 激 に よ り抑 制 さ れ た 25%の
ニ ュ ー ロ ソ の 機 能 は 何 と考 え る べ き で あ ろ うか ． 事 実 ， 促 進 さ れ た ニ ュ ー ロ ン と ， 抑 制 さ れ た ニ ュ ― ロ ン
は ，ioouの
距 離 で 隣 接 し て い た 場 合 も あ り，SCNニ
Iontophoreticalに DA，5HTは
投 与 し たAChは
そ れ ぞ れ149ニ
ロ ン 中93ニ
ュ ー ロ ン 中96ニ
ュ ー ロ ン(74%)を
ュ ー ロンの機 能的 複 雑 性 を 物語 っ て い る・
， 検 索 し た158ニ
ュ ．pン
ュ ー ロ ン(64%)，98ニ
中126ニ
ュ ー ロ ン(80%)を
ュ ー ロ ソ 中59ニ
促 進 し ，NA，
ュ ー ロソ(60%)，126二
抑 制 し た ．IontophoresisはKrnjeviE32・33)・Oomuraら14)と
．z
同様 な方 法 を 用 い ・
得 られ た 効 果 が 薬 物Yom． ．よ る も の か ， 電 気 通 電 に よ る も の か の 区 別 は 通 電 よ り作 用 発 現 ま で の 潜 時 ， 通 電 終 了 よ り 作 用 消 失 ま で の 時 間 ， お よび 通 電 電 流 の 極 性 等 よ り判 断 し た34)。 な お 本 実 験 に お い て ・ 薬 物 に よ り放 電 頻 度 が 促 進 あ る い は 抑 制 され る 際 ， も と の 自発 放 電 の30%を
越 え る 変 化 が 認 め られ た も の の み を 有 意 と 判 定 し た ． 薬 物 に
対 す る 感 受 性 を そ れ ぞ れ の 組 み 合 せ で し らべ る と ，AChに は ，29ニ
ュ ー ロ ン に つ き検 べ られ ，7ニ
15ニ ュ ー ロ ン 中11ニ 一 方RapheN刺
ュ ー ロ ン(73%)を
よ り促 進 さ れ た126ニ
ュ ー ロ ン(24%)が
促 進 ，17ニ
抑 制 し た ．5HTは26ニ
激 は 促 進 ， 抑 制 ， 無 効 果 が そ れ ぞ れ1/3で
ュ ー ロ ン 中18ニ
ロ ン 中3ニ
よ り抑 制 され た ニ ュ ー ロ ソ のDAお
ュ ．pン(18%)を
抑 制 し た ．DAと5HTの
促 進 し ，11ニ
ュ ー ロ ン(70%)を
ュ ー ロ ン 中96ニ
よ び5HTに
ュ ーPン(65ｰ/a)を
関 係 を み る と ，DAで
対 す る感 受 性
抑 制 さ れ た ．DAは 抑 制 した ．
あ り特 異 作 用 は 認 め ら れ な か っ た ．
自律 神 経 ア ミン 相 互 間 の 感 受 性 に つ い て 検 べ る と ，NAは149ニ た が ， こ のNAに
ュ ー ロ ン 中NAに
ュ ー ロ ン(58%)が
抑 制 ，5HTは
抑 制 さ れ る11ニ
ュ ー ロ ン(64%)を
抑制 し
対 す る感 受 性 を み る と ，DAは17ニ ， 検 べ た14ニ
ュ ー ロ ン 中10ニ
ュー
ュ ー ロ ンすべ て を
ュ ー ロ ン(909b)を5HTは
抑 制 した ， 一 方 視 神 経 刺 激 に よ り129ニ
ュ ー ロ ン 中50ニ
ュ ー ロ ン(40%)は
促 進 ，46ニ
ュ ー ロ ン(35%)は
変 化 な く，
33ニ ュー ロン(25%)は
抑 制 され た が ， この視 神 経 刺 激 に 対す る反 応 性 と薬 物 感 受 性 の 関係 をみ る と，視 神 経 刺
激 に よ り促 進 され た ニ ュ ー ロン群 で ，NAは12二s一 ン中6ニ ュ ー ロン(66%)，5HTは8ニ
ロ ン中9ニ
ュ ー ロ ン中6ニ
ュー ロ ン(75%)を
ュー ロン(75%)を
抑 制 ，DAは9ニ
ュー ロ
抑 制 した ． 視神 経 刺 激y`無 反 応 であ
っ た ニ ューRン 群 に お い て も同様 な傾 向 が 認 め られ るが ， 視神 経 刺 激 に よ り抑 制 され る ニ ュー ロン群 で は ，NA は10ニ ュー ロソ中5ニ
ュー ロソ(50%)，5HTは4ニ
ュー ロン 中2ニ ュー ロン(50%)の
4ニ ュー ロン 中抑 制 を来 た し た もの は認 め られ な か っ た ．一 方RapheN刺 よび5HT感 SCN刺
み を抑 制 し，DAは
激 は， 視 神経 刺 激 あ るい はAChお
受 性 よ り促 進 ， 抑 制 ， 無反 応 の3群 に分 け て調 べ て も特 異 効 果 を 発 現 し なか っ た ． 激 は頸 部 交 感 神 経 放 電 を抑 制 し， この刺 激 効 果 は 視 床 下部 の他 部 位 刺激 時 には 認 め られ な い故SCN
刺激 特 異 効 果 と考 え られ る。 一 方 視 神経 刺 激 も頸 部 交感 神経 放 電 を抑 制 した 。光 が 松果 体活 動 を抑 制 し13，35)， 頸 部交 感 神 経 刺 激 が 松 果 体活 動 を逆 に 促 進 す る事 実13)と考 え 合せ る と，SCNは れ ， このSCNニ
視 神経 か ら の入 力 を うけ て促 進 さ
ュー ロン活 動 の 上 昇 は頸 部 交 感 神 経 活 動 を抑 制 す る． そ し て頸 部交 感 神 経 活 動 の 低 下 は， 松 果
体活 動 を抑 制 す る もの と考 え られ る．そ し て こ の系 に お け るSCNニ よ り強 い抑 制 を うけ た こ とは，SGNが5HTを
ュ ー ロ ンはNA，DAお
よび特 に5HTに
大 量y`含 有 す る事実 と考 え 合 わ せ て， これ らの 自律 神 経 ア ミン
に よ りそ の 活 動 性 が 調節 され て い る もの と考 え られ る． 文
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Abstract-Hitoo NISHINODepartment of Pathophysiology, Research Institute for Medical Sciences, Wakayama Medical College, Wakayama 640, Japan). Suprachiasmatic nuclei and circadian rhythms. The role of suprachiasmatic nuclei on rhythmic activity of neurons in the lateral hypothalamic area, ventromedian nuclei and pineal gland.Folia pharmacol. japon. 72, 941.954 (1976). Unit activity of lateral hypothalamic area (LHA) and ventromedian nuclei (VMN) was recorded in urethane anesthetized male rats. A 5 to 10 sec, a 3 to 5 min and a circadian rhythmicity were observed. In about 15% of all neurons, spontaneous activity of LHA and VMN showed reciprocal relationships. Subthreshold stimuli applied at a slow rate in the septum and the suprachiasmatic nuclei (SCN) suppressed the rhythms without changing firing rates. On the other hand stimulation of the optic nerve at a rate of 5 to 10/sec in creased firing rates in one third of neurons of SCN. Iontophoretically applied acetylcholine increased 80% of tested neurons of SCN, whereas norepinephrine, dopamine and 5HT inhibited 64%, 60% and 75% of SCN neurons, respectively. These inhibitions were much stronger in neurons, the activity of which was increased by optic nerve stimulation. Stimulation of the SCN inhibited the tonic activity in cervical sympathetic nerves. These data suggest that SCN plays a significant role in controlling the rhythmic activity of LHA, VMN and the pineal gland. Dopamine and 5HT may be involved in regulation of the firings of SCN neurons.
