2017 Fiscal Year Annual Research Report
Elucidation of neocortical circuits underlying associative learning
| Project/Area Number |
16H05927
|
|---|
| Research Institution | Nagoya University |
|---|
Principal Investigator |
山下 貴之 名古屋大学, 環境医学研究所, 准教授 (40466321)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
|
| Keywords | 大脳皮質 / 連合学習 / パッチクランプ / 投射細胞 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、連合学習に関わる脳内シグナル経路の最初の分岐点に当たる大脳皮質一次感覚野から他の脳領域に送出されるシグナルの生理学的特質と連合学習における機能について、マウス一次体性感覚野バレル領域（S1）をモデルとして、細胞・シナプスレベルでの理解を目指すものある。
これまでに、私たちは覚醒行動中のマウスS1の第2・3層から同側の一次運動野洞毛領域（wM1）および二次体性感覚野（S2）へ投射する細胞群の生理学的性質を明らかにしてきた（Yamashita et al., 2013; Yamashita & Petersen, 2016）。本研究の一部として、S1第2・3層長距離投射細胞の解剖学的性質を調べるため、新たに15個の長距離投射細胞の完全3次元再構築を行ったところ、wM1やS2に投射する細胞の多くは、同側の皮質あるいは同側の背側線条体に複数の投射標的部位を持つことが分かった（Yamashita et al.,印刷中）。
一方、S1第5層から他の脳領域に投射する細胞群ついては、皮質5層細胞に特異的にチェネルロドプシン２を発現するバイジェニックマウスを用いて、逆行性の活動電位により皮質間投射細胞を同定して細胞外記録することを目指した。ところが、同側皮質投射部位の光刺激に伴い誘発される逆行性の活動電位は潜時が短く同定が困難であった。また、上記実験の過程で、wM1の光刺激に伴い後シナプス性の活動電位が高頻度に誘発されるS1細胞を予期せず発見したため、wM1から強い入力を受ける細胞とそうでない細胞との生理学的性質の相違を検討する研究へと発展した。
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
S1第2・3層長距離投射細胞の解剖学的性質を調べるため、新たに15個の長距離投射細胞の完全3次元再構築を行ったところ、wM1やS2に投射する細胞の多くは、同側の皮質あるいは同側の背側線条体に複数の投射標的部位を持つことが分かった（Yamashita et al.,印刷中）。
一方、S1第5層から他の脳領域に投射する細胞群ついては、皮質5層細胞に特異的にチェネルロドプシン２を発現するバイジェニックマウスを用いて、逆行性の活動電位により皮質間投射細胞を同定して細胞外記録することを目指した。ところが、投射部位の光刺激に伴い誘発される逆行性の活動電位は潜時が短く同定が困難であった。また、上記実験の過程で、wM1の光刺激に伴い後シナプス性の活動電位が高頻度に誘発されるS1細胞を予期せず発見したため、wM1から強い入力を受ける細胞とそうでない細胞との生理学的性質の相違を検討する研究へと発展した。
このように、論文成果が出始めたこと、及び、本プロジェクトを手がかりとして当初予期していない発見が生まれたことから、本研究はおおむね順調に進展していると考える。
|
| Strategy for Future Research Activity |
wM1の光刺激に伴い後シナプス性の活動電位が高頻度に誘発されるS1細胞を発見したため、wM1から強い入力を受ける細胞とそうでない細胞との生理学的性質の相違を検討する。これまでのガラスピペットを用いた単一細胞からの細胞外記録を繰り返す方法ではなく、シリコンプローブを用いた多細胞記録系を新たに構築し、一気に観察例数を増大させる。wM1からS1への入力線維を光遺伝学的に活性化した際に活動電位を発する細胞群を電気的に同定し、それら細胞の感覚応答および連合学習における変化を解析する。同様にS2からS1への入力に応答を示す細胞に関しても同様の解析を行う。
|
