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本研究は、覚醒行動中の動物を用いた場合には従来脳表面にほとんど限定されていた細胞種特異的なパッチクランプ記録実験系を、より脳深部にて行うための実験系の構築を目標としたものである。
研究開始時より、頭部固定下・覚醒行動中のマウスを用いたin vivo電気生理実験系を立ち上げ、細胞種特異的Cre発現マウスの導入・Cre依存的に光活性化陽イオンチャネルであるチャネルロドプシン２（ChR2）を発現させるアデノ随伴ウイルス（AAV）ベクターの機能確認・連合学習行動実験系の確立を済ませ、大脳皮質にてChR2発現細胞からのパッチクランプ記録に成功した。しかしながら、AAVを用いた遺伝子導入法では、ChR2発現細胞の数が多くなく、また、AAV注入のために組織を侵襲した結果起きる脳表面の組織変化が影響して記録ピペットが汚れやすくなるため、十分な成功確率にてin vivoパッチクランプ記録を行うことが困難であることが明らかとなった。解決策として、全ての細胞にCre依存的にChR2を発現する遺伝子改変マウス（LSL-ChR2マウス）を入手し、それを細胞種特異的Cre発現マウスと掛け合わせたバイジェニックマウスを作成することで、ChR2発現細胞数を増加させ、かつ、記録前の組織侵襲を避けるという方法に転換した。その結果、より高い成功確率にて細胞種特異的in vivoパッチクランプ記録が行えることを見出した。現在では、本手法を用いて、脳深部からの細胞種特異的in vivoパッチクランプ記録を進めており、軸索投射部位の光刺激により誘発され逆行性に伝導される活動電位を記録することにより細胞種特異的かつ投射部位特異的なin vivoパッチクランプにも成功している。
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