2019 Fiscal Year Research-status Report

Analysis of spine plasticity in prefrontal cortex using 2-photon microscopy

Research Project

Project/Area Number	19K16249
Research Institution	The University of Tokyo
Principal Investigator	柳下祥東京大学, 大学院医学系研究科(医学部), 講師 (50721940)
Project Period (FY)	2019-04-01 – 2021-03-31
Keywords	スパイン形態可塑性 / 前頭葉
Outline of Annual Research Achievements	P40-P45程度のマウスの前頭葉を含む急性スライスを作成し、錐体細胞から全細胞記録を行った。蛍光色素を灌流させ、２光子励起顕微鏡によるスパイン観察を行った。さらに２光子刺激とケイジドグルタミン酸と電流注入による発火を行い、スパインの形態可塑性条件を探索した。その結果グルタミン酸刺激と発火だけでは可塑性は起きないが、ノルアドレナリンを投与することにより可塑性が促進された。これは古典的な電気生理実験でしられていた。さらに化学遺伝学と抑制性インターニューロンの特異的プロモータ、およびAAVによる遺伝子導入を用いて、抑制性インターニューロンを抑制した個体から脳スライスを作ると可塑性が増強しているという新規知見を得た。しかし、脳スライスでの抑制性インターニューロンの操作は可塑性に影響しなかった。さらにc-fos陽性細胞の錐体細胞は可塑性が高かった。これらのことから活動履歴が可塑性を制御するという新たな現象がみられた可能性が考えられた。さらに、このような前頭葉のスパイン・シナプスの可塑性依存的な行動の探索を行った。その結果、恐怖条件づけの消去、認知セットシフト課題に関わることが分かってきた。さらに前頭葉機能の１つといわれている短期記憶を評価する実験系としてYメイズを構築した。前頭葉可塑性障害マウスでは短期記憶が障害されていることも予備的にわかった。このような自由行動下のマウスの神経活動やモノアミン動態を計測するために、ファイバーフォトメトリー法を用いる実験系を新たに構築した。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 1: Research has progressed more than it was originally planned. Reason 抑制性・インターニューロンによる遅い可塑性制御という新たな知見を得た。また、行動実験も進捗し、可塑性が制御する行動の候補を複数得ることができた。
Strategy for Future Research Activity	恐怖条件づけの消去もシナプス可塑性と同様にノルアドレナリンとインターニューロンによる制御機構で説明されるのかを今後ファイバーフォトメトリー法と光遺伝学を組みあわせて検証していく。