Publicly Offered Research
Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
線条体投射ニューロンのサブタイプ（直接路ニューロンと間接路ニューロン）が、刺激弁別オペラントの各学習フェーズにおいてどのような役割を担っているのか、特に、その詳細の多くが未解明である獲得フェーズに注目しながら、明らかにする。神経活動性の非直接的マーカーたんぱくの免疫組織化学を利用し、獲得および実行フェーズにおいて、弁別刺激の知覚から行動選択までの間に活動する線条体投射ニューロンを、線条体全域にわたって可視化する。また、2タイプの線条体投射ニューロンの各々に対して特異的に蛍光カルシウムプローブを発現誘導し、各学習フェーズにおける神経活動をin vivoで可視化する。
環境内の刺激条件に対応した目標指向行動の学習（刺激弁別学習）は、変化する環境におけるヒトや動物の行動的適応の基礎過程の一つである。この学習では、皮質、大脳基底核、視床などを結ぶ大規模回路が重要な役割を果たすと考えられおり、我々の研究グループはこれまでに、独自開発した遺伝子改変技術や細胞標的法を用いて、大脳基底核の入力層に相当する線条体の様々なタイプのニューロンや線条体に投射する神経回路が、刺激弁別学習において果たす役割を明らにしてきた。本研究は、刺激弁別学習の実行期における、2種類の線条体投射ニューロン（直接路／間接路ニューロン）の行動機能を解析するための基盤技術を新たに開発し、投射ニューロンごとに機能解析をおこなうことを目的とした。行動実行中の細胞種特異的な活動記録を目的として、独自開発したTac1-Cre／Drd2-Creラットを利用することで、投射ニューロン種特異的に緑色蛍光カルシウムセンサーを発現誘導する系を確立した。同時に、従来の蛍光内視鏡よりも機能拡張性と低侵襲性に優れた極微細蛍光内視鏡イメージングシステムを導入し、麻酔下および自由行動下のラット線条体の投射ニューロン種特異的な活動イメージングを実現した。また、標的ニューロンを選択的に除去するために、細胞にアポトーシスを誘導する分子量38 kDaの緑膿菌外毒素をCre依存的に発現する系を新たに開発した。さらに、in vivoカルシウムイメージングに適したラット用の聴覚刺激弁別タスクの訓練プロトコルを標準化した。これらの基盤技術を有機的に組み合わせ、行動が安定し、イメージングや摂動実験が比較的容易な実行期の線条体投射ニューロンの機能解析を起点とし、獲得、固定期から実行期を経て、熟達、習慣化期やルール変更期に至る刺激弁別の様々な学習フェーズにおいて、直接路／間接路ニューロンの行動機能解析が可能となった。
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
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All Int'l Joint Research (1 results) Journal Article (4 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results, Peer Reviewed: 4 results, Open Access: 2 results) Presentation (4 results)
Optogenetics. Advances in Experimental Medicine and Biology
Volume: 1293 Pages: 471-479
10.1007/978-981-15-8763-4_31
J Neurosci. Methods
Volume: 344 Pages: 108854-108854
10.1016/j.jneumeth.2020.108854
The Journal of Neuroscience
Volume: 40 Issue: 2 Pages: 395-410
10.1523/jneurosci.1496-19.2019
Frontiers in Cellular Neuroscience
Volume: 13 Pages: 1-9
10.3389/fncel.2019.00547
