| 研究課題/領域番号 |
15K14331
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| 研究機関 | 公益財団法人東京都医学総合研究所 |
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研究代表者 |
鈴木 惠雅 公益財団法人東京都医学総合研究所, 認知症・高次脳機能研究分野, 研究員 (70723675)
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| 研究期間 (年度) |
2015-04-01 – 2017-03-31
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| キーワード | ショウジョウバエ / カルシウムイメージング / 単離培養脳 / 報酬学習 / 吻伸展ニューロン / バーチャル報酬記憶の形成 |
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| 研究実績の概要 |
コンパクトで光透過性が高いショウジョウバエの脳は、全脳レベルでのイメージング解析が可能である。記憶が形成される過程を全脳レベルで網羅的な解析が出来れば、神経間、脳領域間での繋がりを明瞭にし、脳高次機能を担う神経ネットワークの全容と活性動態を見出すことが出来る。
ショウジョウバエに匂いAと砂糖水を与えると、２種類の匂い（匂いAとB）を同時呈示した時に匂いAに近づくアプローチ行動を示す。これを報酬学習といい、この時に獲得する記憶を報酬記憶という。学習中の脳内の変化をリアルタイムで調べるため顕微鏡下にショウジョウバエを固定すると、学習の成立の指標となるアプローチ行動を示すことができない。ゆえに、観察された可塑的変化が真に記憶痕跡か否かを判断することが難しい。
そこで本研究では、アプローチ行動の替わりに吻伸展反射を用いて、顕微鏡下でも学習成立の判断が可能な報酬学習プロトコルを考案した。また、ショウジョウバエの頭から取り出した脳にバーチャルな報酬記憶を形成させるため、匂い中枢と甘味中枢への同時刺激により人為的な匂いと甘味情報の連合を試みた。学習過程の吻伸展ニューロンの神経活動を経時的に記録した結果、条件付け後の匂い刺激に対して応答が上昇したことから、単離脳で報酬記憶が形成されたと示唆するデータを得ることができた。
次年度は単離脳が真に記憶を形成し得たことを証明すると同時に、引き続き同一脳標本による全脳イメージング解析を行い、報酬性の記憶の形成、保持、想起の神経回路の同定を目指す。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
今年度は、匂いの呈示中にチャネルロドプシンを発現した甘味感覚ニューロンを光活性することで、吻伸展反射を用いた報酬学習を成立させることに成功した。そこで、すでに確立済みの匂い中枢への電気刺激方法を取り入れ、研究②の単離培養脳での報酬学習の成立に挑んだ。その結果、学習前後の吻伸展ニューロンの神経応答の変化から、単離脳で報酬記憶が形成されたと示唆するデータを得ることができた。次年度では研究①-1と①-2のin vivo実験を行い裏付けを取る予定である。また、次年度の研究③-1については既に実験を進めており結果を得つつある。
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| 今後の研究の推進方策 |
研究③－1については、本年度に得た単離脳による報酬学習のプロトコルを用いて、報酬学習と記憶中枢キノコ体との関係性を引き続き検証する。研究③－2については、現在すでに検証を行っている研究③－1の実験結果から、キノコ体から吻伸展ニューロンへの投射経路を明らかにすることが神経回路の同定に向けて先決であると考えられた。したがって、計画予定を変更し、前述事項を明らかにした後、報酬学習に関与する脳領域の同定を行う。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
本年度は in vitro 実験が中心であり、本研究室に光刺激を同時に行うことができる機能を搭載した2光子共焦点顕微鏡を設置したため、当初購入予定だったLED光源の購入を見送った。また、近辺や国内発表が中心となったこと、試薬等の購入も予定より抑えられたこと、論文投稿は本年度行わなかったこと、から次年度使用額が生じることとなった。
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| 次年度使用額の使用計画 |
本年度は in vivo 実験も行いながら、報酬学習に関与する神経回路の同定を行うにあたり、候補ニューロンに特異的にCa2+ indicator を発現させたハエを多数購入予定である。そのため、ハエ購入費、飼育するためのインキュベーターや餌や飼育瓶の購入費、解剖用器具の購入費、また学会発表や報告書作成費等に充当する。
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| 備考 |
公益財団法人東京都医学総合研究所・認知症・高次脳機能研究分野・学習記憶プロジェクト ホームページ
http://www.igakuken.or.jp/memory/
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