2019 Fiscal Year Annual Research Report

Elucidation of motor learning strategy via two types of the cerebellar synaptic plasticity

Research Project

Project/Area Number	17K01982
Research Institution	National Center of Neurology and Psychiatry
Principal Investigator	山口和彦国立研究開発法人国立精神・神経医療研究センター, 神経研究所微細構造研究部, 客員研究員 (00191221)
Project Period (FY)	2017-04-01 – 2020-03-31
Keywords	小脳 / グルタミン酸受容体 / 長期抑圧 / 受容体リサイクリング / 誤差信号 / シナプス可塑性 / 運動学習 / パッチクランプ法
Outline of Annual Research Achievements	本年度は理化学研究所所属研究室の閉鎖に伴い、研究機関を移動し、国立精神・神経センター神経研究所において、新たに実験装置を組むことになった。この移動と実験セットの再構築に数ヶ月要した。本申請の研究目的は、当初、小脳皮質におけるシナプス可塑性の代表例である平行線維－プルキンエ細胞間興奮性シナプス伝達の長期抑圧（LTD）と抑制性介在細胞－プルキンエ細胞間抑制性シナプス伝達の反発性増強（RP）の運動学習獲得における意義を探るものであった.しかし2018年、他研究室よりマウス動眼反射の適応学習において、反発性増強が正常でも特異的にLTDを阻害すると学習が阻害される結果が発表され、当初のままの目標では研究の発表が難しくなった。しかしその論文の中で、マウスのプルキンエ細胞のAMPA型グルタミン酸受容体は常時、リサイクリングをしていないと報告されていた。これはラット小脳スライスを用いた研究から得られた我々の結果と全く違うものであった。またラットでは誤差信号と平行線維シナプス活動の連合の程度に応じて、誘起されたLTDの程度に量的な差があることが報告されている。これは”意志”に起因すると思われる誤差信号の程度により段階的な学習がラットでは生じていることを示唆している。そこで、本年度の研究目的をAMPA受容体のリサイクリングのないマウス小脳では段階的LTDが見られないか、またAMPA受容体リサイクリングが段階的LTD形成に関与しているか、について検証することに設定し、検討した。その結果、マウス小脳においては誤差信号刺激の程度を変化させても段階的LTDを得ることはできず、全か無であった。また、シミュレーションを用いた理論的考察から、リサイクリングが運動学習獲得ストラテジーにおいて、有利であることが示唆された。結果をJ.Visualized Experiment誌に発表した。