2022 Fiscal Year Annual Research Report
ドーパミン放出の可塑的変化から明らかにする記憶想起の神経機構
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19K16194
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| Research Institution | Tokyo Metropolitan Institute of Medical Science |
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Principal Investigator |
長野 慎太郎 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, 主任研究員 (30631965)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | ドーパミン / 古典的連合学習 / ショウジョウバエ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
ショウジョウバエ（ハエ）の匂い連合学習では、２種類の匂いを使って条件付けを行う。このうち、１種類の匂いは電気ショックと連合する一方、もう１種類の匂いは電気ショックを与えた後に、匂いだけをハエに与える。この時、電気ショックと連合した危険な匂いをハエは忌避するが、電気ショックの後に与えられた匂いを積極的に選択する（安全な匂い記憶）ことを見出した。この行動の可塑性には、記憶中枢のドーパミン（DA）受容体が関与することを見出した。面白いことに、危険な匂い記憶の形成は記憶中枢のDA受容体が必要十分である一方、安全な匂い記憶の形成には、記憶中枢に加えて、記憶中枢外にある触覚葉のDA受容体も必要であることを見出した。これらの記憶の想起を調べたところ、危険な匂い記憶の想起には、記憶中枢の出力が必要である一方、安全な匂い記憶の想起には記憶中枢の出力が不要であることを見出した。このことから、ハエは同時に２種類の異なる記憶を条件付けで形成することができ、よく知られた記憶中枢外にも記憶を保持する能力を持つことを明らかにし、神経分野の国際専門誌に筆頭責任著者として論文を発表した。
さらに、ハエの脳内には記憶中枢に投射するドーパミン神経（DA神経）が百数十個、存在する。ハエの遺伝学的手法には、これらDA神経の中で、一つのDA神経特異的に遺伝子発現を制御することが可能であり、この手法を用いて記憶想起に必要な２個のDA神経を同定した。このうち１つの DA神経は、記憶形成時にはDA放出を起こさない一方、記憶想起時にはDA放出を起こす可塑性を持つことを明らかにした。このDA放出を記憶想起時に人為的に止めると、学習スコアが顕著に低下した。つまり、DA神経の中には、条件付けによってDA放出機構が変化し記憶想起を制御するものが存在することを明らかにし、記憶想起とDAの関連性を多面的に明らかにした。
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