シェーファー担保

シャッファー側枝は、海馬のCA3錐体細胞から放出される軸索側枝です。これらの側枝は海馬のCA1領域に投射し^{[1] 、}パペッツ回路と海馬三シナプスループの記憶形成と感情ネットワークの不可欠な部分です。これは世界で最も研究されているシナプスの1つであり、ハンガリーの解剖学者で神経学者のカーロイ・シャッファーにちなんで名付けられました。

海馬構造の一部として、シャッファー側枝は、学習と記憶の面で重要な役割を果たす大脳辺縁系を発達させます。対側CA3領域からの情報信号は、シャッファー側枝経路を介してCA1錐体ニューロンに送られます。成熟したシナプスには、完全に発達していないシナプスよりもシャッファー側枝が少なくなります。^[2]多くの科学者は、シャッファー側枝シナプスをサンプルシナプスとして使用しようとしています。サンプルシナプスは、皮質の典型的な興奮性グルタミン酸作動性シナプスであり、電気的規則における刺激のパターンの規則と、シナプスが持続的に強くなる化学メカニズムと、どのシナプスが持続的に弱くなる化学メカニズムの両方を特定し、認知症やアルツハイマー病などの慢性疾患を治療するための薬や治療法を開発しようとしています。さらに、シャッファー側枝の研究により、シャッファー側枝がどのように薬物治療や電気刺激による介入を可能にし、人間の経験の質を向上させることができるかについて、幅広い理解が得られると研究者らは考えています。

機能的海馬は、情報保存の点でシナプス可塑性を通じて長期記憶を保存します。大脳新皮質と通信する海馬は、記憶の劣化を仲介します。海馬で起こる可塑性変化は、記憶保存のプロセスを指示することに関与しています。

シャッファー側枝は、活動依存の可塑性と、常に海馬を通じて処理される情報処理に関与しています。シャッファー側枝は、明らかに標的細胞が活動電位を発火するかどうかに影響します。しかし同時に、一部のシナプスが強くなり、一部が弱くなるという、はるかに長い時間がかかるプロセスを引き起こし、ネットワークのシナプス強度のパターン全体が時間とともに進化します。

さらに、シャッファー側枝は、海馬CA1錐体ニューロンの樹状突起分枝^[3]に散在する興奮性シナプスを発達させます。^[4]長期増強の初期段階では、シャッファー側枝はCA1樹状突起のAMPA受容体に結合するグルタミン酸を放出します。CA3からCA1への反復性興奮性グルタミン酸作動性シナプスのネットワークを発達させるプロセスは、シャッファー側枝の自発活動電位の頻度を変えます。成人期までに、CA3反復ネットワークの活動は減少し、シャッファー側枝の自発活動電位の頻度は減少し、特定のCA1錐体ニューロン上の1つの樹状突起スパインを持つ単一放出部位シナプスがシャッファー側枝によって発達する可能性があります。^[2]

シャッファー側枝は、海馬のCA3領域とCA1領域の間にあります。シャッファー側枝は、2つのニューロン（CA3とCA1）を接続し、CA3からCA1に情報を転送する錐体細胞の軸索です。 ^{[5] [6]}嗅内皮質は、主な入力を歯状回（貫通路）に送ります。歯状回の顆粒細胞から、苔状線維を介して海馬のCA3領域への接続が形成されます。CA3は、シャッファー側枝と、反対側の海馬からの交連線維を介して、CA1錐体細胞に情報信号を送ります。

海馬における記憶プロセス全体を通じて、シャッファー側枝は実際の記憶の形成に大きな役割を果たしていないように思われるが、シャッファー側枝が海馬における記憶発達の過程で常に変化する活動依存可塑性と情報処理を補助していることは明らかである。シャッファー側枝は、学習と記憶に極めて重要な大脳辺縁系の発達を変化させる。対側CA3 領域はシャッファー側枝を介して CA1錐体ニューロンに情報を送る。

海馬で起こる可塑性変化は、記憶が保存されるプロセスを指示することに関与しています。シャッファー側枝は海馬に影響を与え、情報の保存と以前のシナプス活動後のシナプス伝達の効率の変化に関して、短期（短期可塑性）および長期シナプス可塑性（長期可塑性）を発達させます。

海馬体における長期増強（LTP）は、神経可塑性のモデルの一例です。^[7]サンプルシナプスとして、皮質の典型的な興奮性 グルタミン酸作動性 シナプスであるシャッファー側副シナプスが使用されています。これは、電気規則における刺激パターンの規則と、シナプスが持続的に強くなる化学メカニズム、およびどのシナプスが持続的に弱くなるかという化学メカニズムの両方を特定するために、非常によく研究されています。LTPは、人が情報を保存する方法と情報を検索する方法に関係しており、海馬が扁桃体につながる大脳辺縁系の一部であるため、事実と感情にも関係する記憶ネットワークに関係しています。

海馬のLTPは、学習と記憶に寄与する神経可塑性の重要なモデルです。 ^[7]シャッファー側枝は、海馬のCA3領域のニューロンの軸索であり、 CA1領域で シナプスを形成します。

海馬は、コルチゾールの生成を止めるための信号を送るフィードバックプロセスの一部です。そのため、海馬が損傷すると、記憶喪失や認知機能の喪失を引き起こす可能性があります。さらに、海馬は学習と記憶のプロセスを制御している領域であるため、シャッファー側枝の研究は、神経変性疾患であるアルツハイマー病など、海馬またはその神経処理経路に関連する疾患の治療法を見つけるのに役立つ可能性があります。

シャッファー側副シナプスにおけるシナプス強度の長期増強（LTP）は、 AMPA受容体（AMPAR）の数と生体物理学的特性の変化に大きく起因すると考えられている。 ^[8]ニューロプシンはラット海馬のシャッファー側副シナプスLTPに調節効果を持つ。^[7]

機能的海馬は長期記憶を保存する必要がある。記憶は一度保存されると、長期間保存されたままになる。海馬におけるシナプス効率の長期的な変化は、シナプス前およびシナプス後 脱分極を生成するさまざまな刺激パターンによって引き起こされる可能性がある^{[9]シャッファー側枝のシータバースト刺激は、CA1}樹状突起における線維状アクチンの形成を促進することでLTPを誘発するのに十分な場合がある^[10]。哺乳類の脳内では、シナプス活動のいくつかのパターンが、シナプス強度の長期的な増加である長期増強 (LTP)とシナプス強度の長期的な減少である長期抑制(LTD) を生み出す。

海馬のシナプスにおける長期可塑性は、シナプス前およびシナプス後の脱分極を引き起こすさまざまな刺激パターンによって誘発される可能性がある。これらのシナプス変化は、明らかに回路機能の修正と行動の可塑性につながる可能性がある。シナプス活動のいくつかのパターンは、シナプス強度の大幅な増加、つまり長期増強 (LTP) を生み出す。海馬では、シャッファー側枝 CA1 での LTP が AMPA 受容体の生体物理学的特性を調節する。さらに、SK2 (小伝導性 Ca2+ 活性化K+ チャネル) は、N-メチル D-アスパラギン酸受容体 ( NMDA 受容体) と結合して興奮性シナプス後電位(EPSP)の形状を変化させる。Lin MTらによる研究は、活動依存的な減少が LTP に寄与する場合にSK2 チャネルがシナプス変化に関与するかどうかを調べるために設計された。^[8]

SK2 チャネルは、細胞内カルシウム濃度の上昇と K+ カチオンが細胞膜を通過できることにより活性化されるイオンチャネルです。二重免疫金標識により、SK2 チャネルと NMDA が海馬CA1 領域のシナプス後肥厚部 (PSD)内に共存していることが確認されました。著者らは、シータバーストペアリング (TBP) を使用してシナプス強度の急速な増強を生み出し、同時に誘導されるが発現レベルが時間の経過とともに反比例して変化する LTP を呼び起こし、TBP 誘導の結果をコントロール グループと比較しました。結果は、TBP による LTP 誘導によりEPSPレベルが大幅に上昇することを示しました。刺激強度が活動電位閾値以下に低下すると、神経毒であるアパミンを添加して、SK2 活性の EPSP への寄与を評価しました。その結果、SK2 チャネルがブロックされ、EPSP レベルが増加しました。 TBP による LTP 誘導は SK2 チャネルの EPSP への寄与を消失させる。化学的 LTP 誘導を適用した場合、SK2 の免疫粒子は非対称シナプスのPSD内には見られなかった。しかし、SK2 免疫粒子は細胞内膜内に観察された。タンパク質キナーゼ A (PKA)の活性化はSK2 の表面発現をダウンレギュレーションする。これは、PKA が海馬の非 NMDA 型イオンチャネル型膜貫通受容体であるAMPA 受容体の表面発現を調節するためである。したがって、PKA は LTP 依存性の SK2 チャネルの活動を減少させる。Schaffer collat​​eral#長期可塑性を参照。

短期的なシナプス可塑性は、神経系の発達において重要な意味を持つ、加齢に依存した重要な変化を遂げます。^[2]

伝達物質は、グルタミン酸などの神経伝達物質で満たされた膜への小胞の融合を通じてシナプス前終末から放出される。小胞は放出され、神経伝達物質は再利用のためにシナプス前終末に再び入る。これらの融合した小胞は、再利用のために優先的に急速にリサイクルされるプールに戻る。シナプス前終末の予備プール内の追加の小胞は、より大きな空間的または時間的な活動電位の合計によるシナプス前軸索のより強い振幅の脱分極に応じて放出され、これはより大きなカルシウム流入分極に対応する。エンドサイトーシスの速度は、小胞がリサイクルプールにリサイクルされる速度に依存する。^[11]

促進作用によってPが上昇すると、シャッファー側副シナプス-CA1シナプスで多小胞放出（MVR）が起こり、MVRは中枢神経系全体の多くのシナプスに共通する現象である可能性がある。^[12]

• ラット海馬のシャッファー側副交連路におけるシナプス伝達における興奮性アミノ酸。Collingridge GL. 他著。
• シャッファー側副核 CA1 シナプスの長期増強におけるタンパク質合成と分解の関与、Karpova A. 他著