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海馬での長期増強現象(long-tem potentiation;LTP)に代表される中枢シナプス伝達の長期可塑性は、学習・記憶の基礎過程と考えられている。海馬CA1野シナプスで見られるLTPに関してはその誘発・発現機構が詳細に解析され、シナプス後細胞でのNMDA受容体の活性化が必須であることが示されている。これに対しCA3野苔状線維シナプスで見られるLTPはNMDA受容体の活性化を必要とせず、シナプス前部での誘発機構が推定されている。しかしながら一般的に中枢神経系におけるシナプス前終末は極めて小さく、スライス標本においてその活動状態を直接測定しシナプス前性の調節機序について詳細な解析を行うことはこれまで困難であった。本研究では、シナプス前性の可塑性誘発機構を検討するために、海馬スライス標本においてシナプス前終末部だけに選択的に蛍光カルシウム指示薬を負荷する方法を開発し、顕著な可塑性を示すCA1野およびCA3野シナプスでのシナプス前終末内カルシウム動態とEPSP(興奮性シナプス後電位)の同時測定を可能にした。特にCA3野では入力線維の単一刺激によるCa^<2+>上昇が単一シナプス前終末レベルで測定可能であった。現在この手法を用いてCA3野苔状線維シナプスでみられるシナプス前性LTPの発現機構について解析を試みている。また同様の手法を利用して、CA3野シナプスにおける代謝調節型グルタミン酸受容体を介したシナプス前抑制機構がシナプス前終末へのカルシウム流入の減少によることを明らかにした。また、同じくCA3野苔状線維シナプスにおいてシナプス前部にカイニン酸型グルタミン酸受容体が発現し、伝達物質放出を調節していることも明らかにした。
現在、CA3野シナプスに二種類の自己受容体(カイニン酸受容体と代謝調節型グルタミン酸受容体)が共存することの生理的意義について検討を行っている。
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