2019 Fiscal Year Annual Research Report
嗅覚モチベーション行動を担う機能ドメイン可塑性機構の解明
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19H03341
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| Research Institution | Kochi University |
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Principal Investigator |
山口 正洋 高知大学, 教育研究部医療学系基礎医学部門, 教授 (60313102)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
谷口 睦男 高知大学, 教育研究部医療学系基礎医学部門, 准教授 (10304677)
村田 芳博 高知大学, 教育研究部医療学系基礎医学部門, 助教 (40377031)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 嗅覚 / 連合学習 / 嗅結節 / シナプス可塑性 / 局所電場電位 / 神経調節因子 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
研究代表者は、マウスの「嗅結節」には匂い学習によって誘引行動をとる際に活性化するドメインと、忌避行動をとる際に活性化するドメインが個別に存在することを明らかにした。本研究では、特定の機能ドメインの活性化に至る神経可塑性メカニズムを、匂い情報を伝える末梢性シナプス入力および他領域からの連合性シナプス入力の機能ドメイン特異的な強化と、シナプス入力強化における神経調節因子の役割から明らかにする。本年度は、
・嗅球からの末梢性入力を光刺激によって活性化する実験系を構築した。さらにそのマウスの嗅球、報酬行動に関わる嗅結節前内側ドメイン、忌避行動に関わる嗅結節外側ドメイン、匂い情報の高次処理に関わる梨状皮質に記録電極を留置し、行動中マウスの電気活動（局所電場電位）を記録する実験系を確立した。このマウスを用いて、光とえさ報酬との連合学習を行った。学習により、嗅覚領域における光刺激に対する局所電場電位のオシレーション活動が増強した。学習前後の光刺激に対する電気活動を多数記録し、ドメイン特異的な活動変化を検討する基盤を得ることができた。
・同様に、梨状皮質からの連合性入力を光刺激によって活性化する実験系を構築した。
・嗅結節のスライス標本を作成し、パッチクランプにて個々の細胞の電気記録を行う実験系を立ち上げ、神経細胞の膜電位変化、活動電位を記録できることを確認した。
・神経調節因子としてオレキシンのシグナルに着目し、オレキシン受容体アンタゴニストの嗅結節前内側ドメインへの局所投与によって嗅覚刺激による誘引行動が抑制されることを確認した。
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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
研究計画に挙げた、１．匂い情報を伝える末梢性シナプス入力の機能ドメイン特異的な強化 ２．他領域からの連合性シナプス入力の機能ドメイン特異的な強化 ３．シナプス入力強化における神経調節因子の役割について、概ね順調に解析が進展しているため。
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| Strategy for Future Research Activity |
当初の研究計画に沿って実験を進める。
・光刺激による末梢性シナプス入力活性化とえさ報酬との連合学習による嗅覚脳領域の活動変化における脳領域特異性を検討する。特に嗅結節前内側ドメインと外側ドメインの増強比率、この２つのドメインと嗅球および梨状皮質との情報伝達効率の比較を行う。同様に、梨状皮質からの連合性入力を光刺激によって活性化する実験系においても嗅覚脳領域の局所電場電位を記録し、光刺激と報酬の連合学習による電気活動の変化を解析する。
・光刺激でシナプス入力を活性化できるマウス嗅結節のスライス標本を作成し、光刺激に対する神経細胞のシナプス応答を記録する。光刺激の繰り返しによるシナプス応答の可塑性を検討し、可塑的変化に対するオレキシンなど神経調節因子の役割を検討する。
・光刺激、電気記録ができるマウスに、さらに薬剤投与のカニューレを留置する。オレキシンを中心に、神経調節因子のアゴニスト、アンタゴニストをカニューレから嗅覚脳領域に局所投与し、連合学習および局所電場電位の変化における役割を検討する。
・光刺激と電気ショックを組み合わせた忌避連合学習を上記と並行して進める。報酬学習と忌避学習で、活性化がおこる嗅覚脳領域にどのような違いがあるかを、特に嗅結節前内側ドメインと外側ドメインに着目して比較検討する。
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[Journal Article] GABAergic neurons in the olfactory cortex projecting to the lateral hypothalamus in mice2019
Author(s)
Murata K, Kinoshita T, Fukazawa Y, Kobayashi K, Kobayashi K, Miyamichi K, Okuno H, Bito H, Sakurai Y, Yamaguchi M, Mori K, Manabe H
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Journal Title
Scientific Reports
Volume: 9
Pages: 7132 (p1-14)
DOI
Peer Reviewed / Open Access
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