Identification of the gene that defines a variety of the strength of plasticity in mouse primary visual cortex

2021 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 18K06476
• Research Institution: National Institute for Physiological Sciences
• Principal Investigator: 林 健二 生理学研究所, 基盤神経科学研究領域, 助教 (50512349)
• Project Period (FY): 2018-04-01 – 2022-03-31
• Keywords: 一酸化窒素 / 眼優位可塑性

Outline of Annual Research Achievements

一次視覚野では外界からの入力に伴い、眼優位可塑性が起こることが知られる。通常、マウス一次視覚野の両眼視領域では両眼からの視覚入力に対する応答が特定のバランスで均衡するが、臨界期に片眼遮蔽すると大部分の細胞は開眼側の視覚入力に対して反応するように選択性が大きくシフトする。現在までの研究により可塑性の分子メカニズムの詳細は分かりつつあるものの、従来の解析ではあくまで細胞の平均的な挙動を解析の対象としていた。本研究課題では、特に神経可塑性に関わることが知られるNOS(nitric oxide synthase)に着目して研究を進めてきた。NOS1遺伝子は、神経細胞に発現する遺伝子で、シナプス伝達の可塑性に関与することがよく知られる。これまでに免疫組織学的な解析で、NOS1の発現が様々な細胞サブタイプで見られることが分かった。DREADDによるNOS1細胞の活性化により、急性の効果として周囲の細胞の視覚応答性の強度が顕著に低下することを明らかにした。また、6日間の片眼遮蔽と同時に慢性的なNOS1細胞の活性化を行うと眼優位性シフトが阻害されるを明らかにした。この効果はNOS1の選択的阻害薬で消失することから、一酸化窒素を介していることが示された。さらに、この一酸化窒素を介した眼優位可塑性のシフトの阻害は片眼遮蔽後２日は見られないことから、遅延性の眼優位可塑性に関与すると考えられる。この実験結果はin vivo大脳皮質におけるNOS1細胞が眼優位可塑性に関与することを初めて直接的に示したものとなる。