JPH0741080B2 - 神経細胞結合方法 - Google Patents
神経細胞結合方法Info
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- JPH0741080B2 JPH0741080B2 JP2289402A JP28940290A JPH0741080B2 JP H0741080 B2 JPH0741080 B2 JP H0741080B2 JP 2289402 A JP2289402 A JP 2289402A JP 28940290 A JP28940290 A JP 28940290A JP H0741080 B2 JPH0741080 B2 JP H0741080B2
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、生体内の神経細胞を、互いに結合するための
神経細胞結合方法に関するものである。
神経細胞結合方法に関するものである。
神経発達の調節のメカニズムについては、ほとんど明ら
かにされていないのが現状である。しかし、外的あるい
は内的な因子については、いくつかの報告があり、外的
因子の例としては、マウス腫瘍中に含まれる知覚神経の
神経成長因子（NGF;Nerve Growthing Factor）が知られ
ている。
かにされていないのが現状である。しかし、外的あるい
は内的な因子については、いくつかの報告があり、外的
因子の例としては、マウス腫瘍中に含まれる知覚神経の
神経成長因子（NGF;Nerve Growthing Factor）が知られ
ている。
これを第３図で説明すると、交感神経節ニューロンの近
傍に標的細胞があるとき、標的細胞からはNGFが分泌さ
る（同図（ａ）図示）。すると、ニューロンからは軸索
が伸長し（同図（ｂ）図示）、遂には、標的細胞に達
し、両者は結合する（同図（ｃ）図示）。
傍に標的細胞があるとき、標的細胞からはNGFが分泌さ
る（同図（ａ）図示）。すると、ニューロンからは軸索
が伸長し（同図（ｂ）図示）、遂には、標的細胞に達
し、両者は結合する（同図（ｃ）図示）。
神経細胞の軸索から側枝が発芽、伸長することにより、
神経がシナプス結合するメカニズムは、第４図のように
説明されている。同図（ａ）のように、筋繊維A2〜D2に
神経細胞A1〜D1がつながっているものとする。このと
き、何らかの事情で神経細胞C1,D1が切断されたとする
と、筋繊維C2,D2は、もはや刺激に対して反応しない。
ところが、時間が経過すると神経細胞C1,D1の軸索から
側枝が発芽し、しだいに伸長し、２週間ほどで他の神経
細胞に結合してしまう。
神経がシナプス結合するメカニズムは、第４図のように
説明されている。同図（ａ）のように、筋繊維A2〜D2に
神経細胞A1〜D1がつながっているものとする。このと
き、何らかの事情で神経細胞C1,D1が切断されたとする
と、筋繊維C2,D2は、もはや刺激に対して反応しない。
ところが、時間が経過すると神経細胞C1,D1の軸索から
側枝が発芽し、しだいに伸長し、２週間ほどで他の神経
細胞に結合してしまう。
しかし、このような自然的な神経細胞結合のメカニズム
によっていたのでは、２週間もの長い時間を要し、生体
から取り出された生物組織を用いた実験や、動物の治療
や動物実験に著しく不便である。このため、神経細胞の
スメーズな結合を実現することが望まれている。
によっていたのでは、２週間もの長い時間を要し、生体
から取り出された生物組織を用いた実験や、動物の治療
や動物実験に著しく不便である。このため、神経細胞の
スメーズな結合を実現することが望まれている。
本発明は、かかる従来技術の欠点を克服し、神経細胞の
容易かつ確実な結合を可能にできる神経細胞結合方法を
提供することを目的とする。
容易かつ確実な結合を可能にできる神経細胞結合方法を
提供することを目的とする。
本発明者は、神経細胞の軸索の枝分かれ、伸長方向の決
定および促進の外的因子として、媒地中に含まれる特異
な物質（例えば成長因子蛋白質）が外部電界により泳動
する事が考えられると推測し、本発明を完成した。
定および促進の外的因子として、媒地中に含まれる特異
な物質（例えば成長因子蛋白質）が外部電界により泳動
する事が考えられると推測し、本発明を完成した。
すなわち、本発明の神経細胞結合方法は、生体から取り
出された生物組織中、あるいは人体以外の生体中の、一
方の神経細胞の軸索から側枝を発芽させ、この側枝を他
方の神経細胞の軸索近傍へ導くことにより、一方と他方
の神経細胞を結合する方法において、側枝の発芽位置の
近傍に第１の電極を配置すると共に、側枝が他方の神経
細胞の軸索と結合する位置の近傍に第２の電極を配置
し、第１の電極を正、第２の電極を負とする直流電圧を
印加して側枝の発芽および伸長方向を誘導することを特
徴とする。ここで、一方の神経細胞に刺激を与えて他方
の神経細胞で反応を感知し、または他方の神経細胞に刺
激を与えて一方の神経細胞で反応を感知することにより
神経細胞の結合を監視し、反応を感知したときは直流電
圧の印加を停止するようにしてもよい。
出された生物組織中、あるいは人体以外の生体中の、一
方の神経細胞の軸索から側枝を発芽させ、この側枝を他
方の神経細胞の軸索近傍へ導くことにより、一方と他方
の神経細胞を結合する方法において、側枝の発芽位置の
近傍に第１の電極を配置すると共に、側枝が他方の神経
細胞の軸索と結合する位置の近傍に第２の電極を配置
し、第１の電極を正、第２の電極を負とする直流電圧を
印加して側枝の発芽および伸長方向を誘導することを特
徴とする。ここで、一方の神経細胞に刺激を与えて他方
の神経細胞で反応を感知し、または他方の神経細胞に刺
激を与えて一方の神経細胞で反応を感知することにより
神経細胞の結合を監視し、反応を感知したときは直流電
圧の印加を停止するようにしてもよい。
本発明によれば、側枝の発芽位置を正の電位、側枝が結
合すべき位置を負の電位とする外部電界が印加されるの
で、側枝の発芽および伸長は一方の神経細胞から他方の
神経細胞へと、スムーズに促進される。このため、著し
い短期間でな神経結合が可能になる。また、一方あるい
は他方の神経細胞に刺激を与え、反対の神経細胞の反応
を感知すれば、神経細胞が結合したか否かをモニタでき
るので、このモニタ結果にもとづいて前述の外部電界の
印加を停止すれば、神経細胞の結合に際して過度を負担
を与えることもない。
合すべき位置を負の電位とする外部電界が印加されるの
で、側枝の発芽および伸長は一方の神経細胞から他方の
神経細胞へと、スムーズに促進される。このため、著し
い短期間でな神経結合が可能になる。また、一方あるい
は他方の神経細胞に刺激を与え、反対の神経細胞の反応
を感知すれば、神経細胞が結合したか否かをモニタでき
るので、このモニタ結果にもとづいて前述の外部電界の
印加を停止すれば、神経細胞の結合に際して過度を負担
を与えることもない。
以下、添付図面を参照して本発明の実施例を説明する。
第１図は実施例方法の説明図であり、微笑電流により神
経細胞を結合するメカニズムを、模式的に示している。
まず、同図（ａ）に示すように、右側の神経細胞が、２
個目と３個目のシュワン細胞の間で、何らかの原因で切
断されたとする。この場合には、左側の神経細胞の２個
目と３個目のシュワン細胞の間に第１の電極11をセット
し、右側の神経細胞の１個目と２個目のシュワン細胞の
間に第２の電極12をセットする。そして、第１の電極11
を正電位、第２の電極12を負電位として微小電流を与え
続ける。すると、左側の神経細胞の第１の電極11近傍の
軸索から、側枝が発芽して第２の電極12の方向に伸長す
る（同図（ｂ）図示）。そして、遂には左側の神経細胞
の側枝は、右側の神経細胞の軸索につながり、２つの神
経細胞は結合される。この場合、第１の電極11と第２の
電極12の間の電界は一般的には数十mV/cm程度で十分で
あり、30分ないし数時間程度で結合を完了できる。
経細胞を結合するメカニズムを、模式的に示している。
まず、同図（ａ）に示すように、右側の神経細胞が、２
個目と３個目のシュワン細胞の間で、何らかの原因で切
断されたとする。この場合には、左側の神経細胞の２個
目と３個目のシュワン細胞の間に第１の電極11をセット
し、右側の神経細胞の１個目と２個目のシュワン細胞の
間に第２の電極12をセットする。そして、第１の電極11
を正電位、第２の電極12を負電位として微小電流を与え
続ける。すると、左側の神経細胞の第１の電極11近傍の
軸索から、側枝が発芽して第２の電極12の方向に伸長す
る（同図（ｂ）図示）。そして、遂には左側の神経細胞
の側枝は、右側の神経細胞の軸索につながり、２つの神
経細胞は結合される。この場合、第１の電極11と第２の
電極12の間の電界は一般的には数十mV/cm程度で十分で
あり、30分ないし数時間程度で結合を完了できる。
第２図は上記実施例方法により、微小電流によって神経
細胞を結合するシステムを、模式図にて示している。な
お、生体（例えばマウス）からは切開によって筋繊維と
神経細胞が露出させられ、この生体は作業台（図示せ
ず）の所定の位置にセットされているとする。作業台の
上方には、生体を望むように光学レンズ21とCCDカメラ2
2が配設され、CCDカメラ22の出力（ビデオ信号）はTVモ
ニタ23に送られている。光学レンズ21とCCDカメラ22は
フレーム24に移動可能に取り付けられ、生体の所望の位
置を観察できるようになっている。生体の神経細胞には
たとえばプラチナからなる第１の電極11と第２の電極12
が突き立てられ、この第１の電極11第２の電極12の基端
を保持する本体ケース10は、マニピュレータ25に取り付
けられている。そして、マニピュレータ25はフレーム24
から伸びるアーム26の先端に固定されている。
細胞を結合するシステムを、模式図にて示している。な
お、生体（例えばマウス）からは切開によって筋繊維と
神経細胞が露出させられ、この生体は作業台（図示せ
ず）の所定の位置にセットされているとする。作業台の
上方には、生体を望むように光学レンズ21とCCDカメラ2
2が配設され、CCDカメラ22の出力（ビデオ信号）はTVモ
ニタ23に送られている。光学レンズ21とCCDカメラ22は
フレーム24に移動可能に取り付けられ、生体の所望の位
置を観察できるようになっている。生体の神経細胞には
たとえばプラチナからなる第１の電極11と第２の電極12
が突き立てられ、この第１の電極11第２の電極12の基端
を保持する本体ケース10は、マニピュレータ25に取り付
けられている。そして、マニピュレータ25はフレーム24
から伸びるアーム26の先端に固定されている。
一方、生体には神経細胞を電気的に刺激するため刺激用
電極31と、上記の刺激による反応を感知するモニタ用電
極32が突き立てられており、これら電極31,32はパルス
ジェネレータ33とオシロスコープ34に接続されている。
ここで、パルスジェネレータ33は生体の神経細胞を刺激
するパルス電圧を、所定の時間間隔で発生する。また、
オシロスコープ34は、パルスジェネレータ33から生成さ
れて刺激用電極31を介して生体に与えられた刺激パルス
の波形と、モニタ用電極32で検出された反応パルスの波
形を、同一時間スケールで表示する。
電極31と、上記の刺激による反応を感知するモニタ用電
極32が突き立てられており、これら電極31,32はパルス
ジェネレータ33とオシロスコープ34に接続されている。
ここで、パルスジェネレータ33は生体の神経細胞を刺激
するパルス電圧を、所定の時間間隔で発生する。また、
オシロスコープ34は、パルスジェネレータ33から生成さ
れて刺激用電極31を介して生体に与えられた刺激パルス
の波形と、モニタ用電極32で検出された反応パルスの波
形を、同一時間スケールで表示する。
次に、上記のシステムを用いて神経細胞の結合を行なう
手順を説明する。まず、生体を作業台に固定し、光学レ
ンズ21の倍率や焦点距離、フレーム24上の位置などを調
節し、TVモニタ23で生体の作業部分を観察する。次に、
マニピュレータ25を操作して第１の電極11と第２の電極
12を生体組織の所定の位置（神経の結合位置）に突き立
て、更に刺激用電極31とモニタ用電極32を生体に突き立
てる。ここで、電極31,32は結合すべき神経細胞の一方
と他方の端部に突き立てる。次いで、図示しないコント
ローラを制御して、第１の電極11と第２の電極12の間に
直流電圧を印加し、この電極11,12間の生体内に微小電
流を流す。そして、微小電流を流している間は、一定の
時間間隔でパルスジェネレータ33より刺激用電極31を介
して生体に電気的刺激を与え、その反応をモニタ用電極
32を介してオシロスコープ34で観察する。そして、刺激
に対する反応が現れたら、目的の細胞結合が完了したと
判断し、第１の電極11と第２の電極12への電圧印加を停
止する。以上により、神経細胞の一方の軸索から側枝を
発芽、伸長させ、他方の神経細胞に結合する作業が終了
する。
手順を説明する。まず、生体を作業台に固定し、光学レ
ンズ21の倍率や焦点距離、フレーム24上の位置などを調
節し、TVモニタ23で生体の作業部分を観察する。次に、
マニピュレータ25を操作して第１の電極11と第２の電極
12を生体組織の所定の位置（神経の結合位置）に突き立
て、更に刺激用電極31とモニタ用電極32を生体に突き立
てる。ここで、電極31,32は結合すべき神経細胞の一方
と他方の端部に突き立てる。次いで、図示しないコント
ローラを制御して、第１の電極11と第２の電極12の間に
直流電圧を印加し、この電極11,12間の生体内に微小電
流を流す。そして、微小電流を流している間は、一定の
時間間隔でパルスジェネレータ33より刺激用電極31を介
して生体に電気的刺激を与え、その反応をモニタ用電極
32を介してオシロスコープ34で観察する。そして、刺激
に対する反応が現れたら、目的の細胞結合が完了したと
判断し、第１の電極11と第２の電極12への電圧印加を停
止する。以上により、神経細胞の一方の軸索から側枝を
発芽、伸長させ、他方の神経細胞に結合する作業が終了
する。
次に、本発明者による具体的な実験を説明する。
まず、生きたマウスを用意し、切開によって筋繊維と神
経細胞を露出させ、第２図のような実験台にセットし
た。ここで、第１の電極11としては、白金ブラックを施
した0.1mm径の白金針を用い、30mV/cmの電界を印加し
た。いくつかの神経細胞について試みたが、ほとんどの
サンプルにおいて、５時間程度の処理で細胞の結合が確
認できた。
経細胞を露出させ、第２図のような実験台にセットし
た。ここで、第１の電極11としては、白金ブラックを施
した0.1mm径の白金針を用い、30mV/cmの電界を印加し
た。いくつかの神経細胞について試みたが、ほとんどの
サンプルにおいて、５時間程度の処理で細胞の結合が確
認できた。
以上、詳細に説明した通り、本発明の神経細胞結合方法
によれば、外部電界が印加されることにより、側枝の発
芽および伸長は一方の神経細胞から他方の神経細胞へ
と、スムーズに促進される。このため、著しい短期間で
の神経結合が可能になる。また、神経細胞に刺激を与え
て反応を感知することで、結合したか否かわモニタでき
るので、このモニタ結果にもとづいて前述の外部電界の
印加を停止すれば、神経細胞の結合に際して過度の負担
を与えることもない。このため、本発明によれば、神経
細胞の容易かつ確実な結合を可能にできる。
によれば、外部電界が印加されることにより、側枝の発
芽および伸長は一方の神経細胞から他方の神経細胞へ
と、スムーズに促進される。このため、著しい短期間で
の神経結合が可能になる。また、神経細胞に刺激を与え
て反応を感知することで、結合したか否かわモニタでき
るので、このモニタ結果にもとづいて前述の外部電界の
印加を停止すれば、神経細胞の結合に際して過度の負担
を与えることもない。このため、本発明によれば、神経
細胞の容易かつ確実な結合を可能にできる。
第１図は本発明の実施例に係る微小電流による神経細胞
の結合を模式的に示す図、第２図は実施例の神経細胞結
合方法を適用したシステムの構成を示す図、第３図は神
経の発達のメカニズムを示す図、第４図は軸索の発芽に
よるシナプス結合の変化を示す図である。 11……第１の電極、12……第２ので電極、25……マニピ
ュレータ、21……光学レンズ、22……CCDカメラ、31…
…刺激用電極、32……モニタ用電極、33……パルスジェ
ネレータ、34……オシロスコープ。
の結合を模式的に示す図、第２図は実施例の神経細胞結
合方法を適用したシステムの構成を示す図、第３図は神
経の発達のメカニズムを示す図、第４図は軸索の発芽に
よるシナプス結合の変化を示す図である。 11……第１の電極、12……第２ので電極、25……マニピ
ュレータ、21……光学レンズ、22……CCDカメラ、31…
…刺激用電極、32……モニタ用電極、33……パルスジェ
ネレータ、34……オシロスコープ。
Claims (2)
- 【請求項１】人体以外の生体中の、一方の神経細胞の軸
索から側枝を発芽させ、この側枝を他方の神経細胞の軸
索近傍へ導くことにより、前記一方と他方の神経細胞を
結合する方法において、 前記側枝の発芽位置の近傍に第１の電極を配置すると共
に、前記側枝が前記他方の神経細胞の軸索と結合する位
置の近傍に第２の電極を配置し、 前記第１の電極を正、前記第２の電極を負とする直流電
圧を印加して前記側枝の発芽および伸長方向を誘導する
ことを特徴とする神経細胞結合方法。 - 【請求項２】前記一方の神経細胞に刺激を与えて前記他
方の神経細胞で反応を感知し、または前記他方の神経細
胞に刺激を与えて前記一方の神経細胞で反応を感知する
ことにより神経細胞の結合を監視し、前記反応を感知し
たときは前記直流電圧の印加を停止する請求項１記載の
神経細胞結合方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2289402A JPH0741080B2 (ja) | 1990-10-26 | 1990-10-26 | 神経細胞結合方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2289402A JPH0741080B2 (ja) | 1990-10-26 | 1990-10-26 | 神経細胞結合方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04161170A JPH04161170A (ja) | 1992-06-04 |
| JPH0741080B2 true JPH0741080B2 (ja) | 1995-05-10 |
Family
ID=17742770
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2289402A Expired - Fee Related JPH0741080B2 (ja) | 1990-10-26 | 1990-10-26 | 神経細胞結合方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0741080B2 (ja) |
-
1990
- 1990-10-26 JP JP2289402A patent/JPH0741080B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04161170A (ja) | 1992-06-04 |
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| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |