2017 Fiscal Year Annual Research Report
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17J10858
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
西村 侑也 東京大学, 薬学系研究科, 特別研究員(DC1)
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| Project Period (FY) |
2017-04-26 – 2020-03-31
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| Keywords | 海馬 / テトロード記録 / in vivo ホールセルパッチクランプ記録 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、恐怖記憶を司る海馬と扁桃体の神経回路に焦点を当て、記憶学習時には全てのニューロンがランダムに活動するのではなく、「投射し合う一部のニューロンが優先的に活動する」という仮説を立てて研究を進めていた。しかし、腹側海馬-扁桃体基底核間において、本研究の主旨と類似した知見が報告された。そこで、本研究では海馬と扁桃体の局所回路だけでなく、恐怖記憶を含む様々な記憶が保存される脳部位である前頭皮質との神経回路に注目することにした。海馬でリップル波と呼ばれる脳波が生じると、前頭皮質や扁桃体などの他脳領域の様々なニューロンの活動が変化することが知られている。また、リップル波が生じると海馬で保持される情報の再生が生じ、この時、海馬から大脳新皮質に情報が伝達され、記憶の固定化が行われていると考えられている。従来の研究では、海馬リップル波の発生時の他脳領域ニューロンの発火活動が調べられていたが、海馬が伝達する情報の内容によって、他脳領域ニューロンの活動がどのように変化するかは明らかとなっていない。そこで本研究では、海馬が他脳領域へ伝達する情報の内容を海馬ニューロンの発火活動パターンから推測し、前頭皮質ニューロンの活動変化を従来のような発火活動レベルの観点ではなく、膜電位変動の観点から詳細に記述することを目指した。今年度は、多数のニューロンの発火活動を記録できる電極セット(テトロード)をラットの脳に埋める技術を習得し、さらに、麻酔下ラットを用いたin vivo ホールセルパッチクランプ記録法を習得した。上記の実験手法を同一ラットに適用し、同側脳の海馬の活動と前頭皮質ニューロンの膜電位変動を対応づけることを可能とする新たな同時記録法を確立した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
この一年間で、まず、ラットの脳に電極セット(テトロード)を埋め込み、自由行動下のラットの海馬ニューロンから発火活動を記録する手法を習得した。このようなラットを用いて、学習課題と関連する海馬ニューロンの発火活動を記録するため、U字型の橋の上をラットに走らせる課題を構築した。現在は海馬から20細胞程度の発火活動を記録し、あるラットからは10細胞程度が学習課題と関連する発火活動を示すようなデータを得ることができた。また、前頭皮質ニューロンが受け取るシナプス入力様式を調べるため、in vivo ホールセルパッチクランプ記録法の習得を目指した。脳表面に位置する運動皮質、前帯状皮質に存在するニューロンや、脳表面から2-3mm下に位置する前辺縁皮質、下辺縁皮質に存在するニューロンから膜電位変動を記録することができた。また、これら二つの技術を同一のラットに適用し、海馬ニューロンの発火活動パターンと前頭皮質ニューロンの膜電位変動を対応づけることを可能とする同時記録法を早期に確立できた。
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| Strategy for Future Research Activity |
現在までに確立した同時記録法を用いて、海馬ニューロンの発火活動パターンに基づいて、前頭皮質ニューロンの膜電位変動を調べていく。海馬ニューロンの発火活動パターンを用いた解析を進めていく上では、学習課題と関連する発火活動を示す海馬ニューロンを少なくとも20-30細胞程度、記録する必要があると考えている。そこで、電極を埋め込む脳座標、電極を海馬に到達させるまでの時間を検討し、引き続き、電極を海馬に到達させる技術の向上を目指し、記録細胞数を増やす予定である。また、現在までに確立した同時記録法には、まだ細かな問題点(1.テトロードを海馬に短時間で位置させると、記録中に電極位置が動いてしまい、学習課題時と麻酔時に同一の海馬ニューロンの活動が記録できなくなること。2.記録装置の物理的干渉により、パッチクランプ記録用のガラス電極が脳にアプローチしづらい、など)があるため、今後、細かな条件検討を行い、同時記録法の最適化を図る。
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Research Products
(1 results)
