2018 Fiscal Year Annual Research Report
Optical imaging of neural plasticity from freely moving animal
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16K06993
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
矢和多 智 京都大学, 医学研究科, 特定助教 (90455246)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | イメージング / 可塑性 / 大脳基底核 / 線条体 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
神経細胞は、その応答性を変化させること（可塑性）で記憶や学習を行っている。近年、可塑性に関わる細胞内シグナル分子に対するFRET プローブが開発され、生体内での可塑性の可視化も可能になっている。しかし、既存の観測技術では、観察できるのは脳表近傍組織に限られ、また動物の行動も制限される。高次脳機能を司る神経核は、大脳基底核をはじめとして多くが深部に存在し、また認知課題など複雑な課題は自由行動下である必要がある。本課題では、自由行動下動物の脳深部から細胞内シグナル活性を測定するための技術を確立し、高次脳機能に関わる可塑性の解析を行った。
まず、可塑性イメージングの精度を高めるためにFRETプローブの改良および、このプローブを細胞種特異的に発現誘導が可能なノックインマウスの作製を行った。
イメージング技術の開発として、「可塑性」および「神経活動」の同時イメージングを行うために、２色励起３色蛍光観察が可能なイメージング技術を確立した。
オペラント課題中（タッチパネルを用いた視覚弁別課題およびその逆転学習課題）マウスからの計測を行った。線条体出力細胞である中型有棘細胞には、その投射先と遺伝子発現パターンから大きく分けて２種類の細胞が存在していることが知られている。本研究課題ではドーパミン１型受容体またはアデノシンA2a受容体発現細胞選択的な遺伝子発現を行うことで、これらの神経細胞種を弁別して計測を行った。いずれの系統においても１匹あたり４０～８０個の神経細胞から、神経活動及び可塑性関連分子の活性を同時計測することができた。また、報酬に関わる視覚刺激や報酬自体に関わっている細胞が多数存在していることがわかった。また、一部の細胞群において、課題遂行中に可塑性関連分子の活性が大きく変動していることが分かった。
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