2023 Fiscal Year Final Research Report

DA release that reinforce associative learning

Research Project

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Project/Area Number	19H01013
Research Category	Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
Allocation Type	Single-year Grants
Section	一般
Review Section	Medium-sized Section 46:Neuroscience and related fields
Research Institution	Tokyo Metropolitan Institute of Medical Science
Principal Investigator	SAITOE Minoru 公益財団法人東京都医学総合研究所, 脳・神経科学研究分野, 副所長 (50261839)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	上野耕平公益財団法人東京都医学総合研究所, 脳・神経科学研究分野, 副参事研究員 (40332556) 宮下知之公益財団法人東京都医学総合研究所, 脳・神経科学研究分野, 主席研究員 (70270668)
Project Period (FY)	2019-04-01 – 2023-03-31
Keywords	ドーパミン / 一酸化炭素 / シナプス伝達 / ショウジョウバエ / リアノジン受容体 / オンデマンド放出
Outline of Final Research Achievements	The prevailing model of associative learning proposes that dopaminergic (DA) neurons transmit unconditioned stimulus (US) information to reinforce learning, while our ex vivo Drosophila functional brain imaging analyses suggest that aversive US information is transmitted to the Drosophila memory center, the mushroom body (MB), by glutamatergic (Glu) neurons. We conducted in vivo brain functional imaging in Drosophila. We found that aversive US was transmitted to the MB and DA neurons by Glu, which was released by ensheathing glia (EG) that surrounds the MB. Furthermore, DA did not reinforce learning during conditioning but instead after conditioning. We found that DA release that reinforces learning was induced by the postsynaptic MB neurons and is highly reminiscent of the on-demand DA release identified in the ex vivo functional imaging. We propose that transmitting US information and reinforcement are distinct processes.
Free Research Field	神経科学
Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements	ドーパミン（DA）は高次脳機能のみならず、運動調節、神経内分泌、視覚など様々な脳機能も調節している。しかしDA神経細胞の数は僅かであり、どのようにして多様な脳機能を個別に制御しているのか依然として不明である。本研究ではDA神経細胞が従来の古典的なシナプス伝達に加えて、シナプス後細胞から誘導されるシグナルにより局所的なシナプス伝達を行うことを示したことに学術的意義があり、放出様式に応じた脳機能制御の実体をさらに解明することで各種精神神経疾患の背景を明らかにできるという社会的意義がある。