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本研究は、神経回路形成が神経活動によってどのように制御されるかを解明するため、小脳プルキンエ細胞の樹状突起の形成過程が、入力する軸索によるシナプス形成やシナプス入力によって制御される分子機構の解明を目指したものである。前年度において、プルキンエ細胞に発現するNMDA型グルタミン酸受容体サブユニットGluN1が、樹状突起形成に必要であるということが明らかになった。NMDA受容体は、脳の広い領域で神経回路機能発揮に重要な役割を果たすのにもかかわらず、小脳プルキンエ細胞における役割はこれまでまったく不明であった。それゆえ、本発見は衝撃的かつ非常に有意義なものであった。本年度の研究では、NMDA受容体のカルシウム透過能が必要であることが明らかになった。また、CaMK2aの活性化によって下流のシグナルメカニズムが活性化されることが示唆された。さらに、in vivoライブイメージングによって、神経活動がないと樹状突起の退縮が起きにくいことが明らかになった。これらの結果から、神経活動によるNMDA受容体の活性化が、CaMK2aを介して樹状突起を退縮させるという、プルキンエ細胞の樹状突起が正常な形態形成を完成させるための、一連のメカニズムを紐解くことができた。本研究によって明らかになった成果は、NMDA受容体の新たな機能を明らかにしたこと、発達中の神経回路形成において神経活動が果たす具体的な役割と分子メカニズムを明らかにした点で大いに意義がある。
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