2017 Fiscal Year Annual Research Report
Morphological analysis of neurocircuit for adaptive shift
| Project Area | Mechanisms underlying the functional shift of brain neural circuitry for behavioral adaptation |
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| Project/Area Number |
26112006
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| Research Institution | Doshisha University |
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Principal Investigator |
藤山 文乃 同志社大学, 脳科学研究科, 教授 (20244022)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
窪田 芳之 生理学研究所, 基盤神経科学研究領域, 准教授 (90192567)
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| Project Period (FY) |
2014-07-10 – 2019-03-31
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| Keywords | 大脳基底核 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
運動学習においては、試行錯誤しながらそのスキルを獲得する初期の時期（獲得期）と、習熟した後にそのスキルのさらなる上達のための時期（熟練期）が存在する。最近この運動学習の過程には、線条体の異なる領域間での機能シフトが関与するという報告がある (Yin et al., 2009)。この機能シフトを実現する、大脳皮質―基底核―視床ループを明らかにするために、前年度までは膜移行性シグナルをつけたウイルスベクタによる単一ニューロントレースにより、束傍核はマトリックスに優位に、正中核群からはストリオソーム優位に、束傍核以外の髄板内核群からはストリオソームとマトリックスに同程度の投射があることを解析した(Unzai et al., Cerebral Cortex, 2017)。さらに、ストリオソームやマトリックスに特異的に投射する視床亜核の大脳皮質への投射先は、その視床亜核が投射している線条体のコンパートメントに優位に投射している皮質領域であることも判明した。しかしこの視床投射の相手が、線条体のどのニューロンであるのかはわかっていなかった。このため、当該年度では、線条体のポスト側のニューロンを、パルブアルブミン樹状突起発現遺伝子をもつマウスで可視化し、視床亜核にウイルストレーサーを打ち分けることで、視床亜核から線条体パルブアルブミンニューロンへの投射入力様式を明らかにした。さらにこの入力がそのニューロンの樹状突起のどこにどのように入力するのかを共焦点顕微鏡を用いて明らかにし、皮質入力と視床入力の差異を調べることで、大脳皮質―基底核―視床ループの特性を解明した (Nakano et al., J Neurosci Res, in press) .
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
本実験に必要な、パルブアルブミンの樹状突起に特異的にGFPを発現するマウスが、早い段階で入手できたことが、実験を順調に進めた要因と考えられる。さらに、共焦点顕微鏡に高感度検出器をつけたことで、より精度の高い解析が可能になった。データのの最終的な解析としてニューロンの再構築のために用いる画像３次元解析用システムもグレードアップし、より速やかに実験が遂行できた。
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| Strategy for Future Research Activity |
運動学習の過程において、線条体の異なる領域間での機能シフトを可能にする要因にドーパミンニューロンがある。しかしこのドーパミンニューロンを直接駆動しうる神経路の全容はわかっていない。また、ドーパミンニューロンが線条体に投射するときに、どのようなトポグラフィーを示すのかも不明である。応募者らは、遺伝子改変動物、免疫組織科学、in situ hybridization、電気生理などを組み合わせ、ドーパミンニューロンの入出力構造を明らかにする予定である。
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