2021 Fiscal Year Annual Research Report
記憶をつくるシナプス・細胞集団の光技術による可視化と動態解析
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18H02527
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
川口 真也 京都大学, 理学研究科, 教授 (00378530)
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2018-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | シナプス可塑性 / プルキンエ細胞 / 蛍光イメージング / 細胞膜電位 / 軸索 / 受容体 / 活動電位 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
動物の記憶・学習を実現する神経回路の機能変化の実体は、未だに良く分かっていない。本研究では、動物の運動制御を担う小脳に焦点をあて、申請者が独自開発を続けている学習の細胞基盤であるシナプス可塑性を検出する蛍光プローブと細胞膜電位の蛍光イメージングを組み合わせる。そして、シナプス可塑性がいかに個々の神経細胞の情報処理を変化させ、それが神経回路レベルでどのような演算変化を生み出すかを明らかにすることを目指す。最終的に、記憶のメカニズムを分子・細胞レベルから神経回路レベルまで階層縦断的に理解することが本研究の目的である。
本年度、シナプス可塑性を標識する蛍光プローブ分子について、赤外蛍光タンパク質標識したものを作成し、小脳プルキンエ細胞に高効率で遺伝子導入するAAV（アデノ随伴ウイルスベクター）も完成させた。これにより、細胞内Ca濃度とシナプス可塑性発現を同時に蛍光イメージングすることが可能となり、可塑性発現とCa濃度上昇レベルの対応関係を精緻に解析できるようになった。また、長期抑圧を制御する新しい分子メカニズムを見出すことも出来ている。さらに、紫外光スポットの高速多点照射を利用した複数部位での局所グルタミン酸光活性化と電気生理学記録を組み合わせ、長期抑圧の局所誘導が周囲へどのように波及するかを解析し、可塑性の入力特異性についての従来概念を変質させうる知見を得た。
膜電位イメージングを駆使する研究に関して、プルキンエ細胞および海馬錐体細胞の樹状突起における興奮性入力の空間伝播の共通性と特殊性について比較検討し、背景にあるメカニズムに関して分子および細胞形態の観点で理解が進んだ。さらに、神経活動依存的にプルキンエ細胞の軸索部位で入力受容能が長時間にわたって強化され、局所的な入力-出力変換能力を有する微小部位が創成する、という画期的な可塑性について分子機構と役割の理解が進んだ。
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| Research Progress Status |
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
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