2020 Fiscal Year Annual Research Report
Analysis of spine plasticity in prefrontal cortex using 2-photon microscopy
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19K16249
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
柳下 祥 東京大学, 大学院医学系研究科(医学部), 講師 (50721940)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 樹状突起スパイン / 前頭葉 / 形態可塑性 / ケイジドグルタミン酸 / ２光子アンケージング |
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| Outline of Annual Research Achievements |
前頭葉スパインの可塑性誘発条件をケイジドグルタミン酸の２光子励起により探索した。マウスP40前後の個体から前頭葉を含む急性脳スライスを作成し、全細胞記録を行った。この際、Alexa488を潅流させ２光子励起顕微鏡により樹状突起スパインを可視化した。ケイジドグルタミン酸を投与し、２光子刺激をしながら活動電位を誘発し、活動依存的なスパイン形態可塑性の誘発条件を探索した。その結果、まずグルタミン酸刺激だけでは刺激パラメータを変えても可塑性は誘発されにくいことがわかった。前頭葉の学習をドーパミンやノルアドレナリンといったカテコラミンが制御することがわかっていたのでこれを投与すると、ノルアドレナリンが存在した場合可塑性が誘発されやすくなった。これ以外にも様々に探索したところ、神経細胞に活動履歴があった場合に可塑性が誘発されることがわかった。さらにノルアドレナリン効果について薬理的に探索をすすめるとノルアドレナリンの作用はβ２受容体を介している可能性が考えられた。β２受容体は神経細胞ではなくミクログリアに発現することが知られているため、薬剤を使って前頭葉からミクログリアを除去したところ、グルタミン酸刺激と活動電位だけで、ノルアドレナリンなどを投与しなくても可塑性が誘発された。前頭葉においては通常ミクログリアが可塑性が起きづらくブレーキをかけているが、ノルアドレナリンや活動履歴などによりゲーティングされているという新しい仮説が考えられた。
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