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感覚情報を手がかりとする認知学習課題を実施中のマウス個体から、内視顕微鏡によるマルチカラー・ライブ細胞イメージングを実施した。眼窩前頭皮質錐体神経細胞にGCaMPと核局在型赤色蛍光タンパク質を発現させて、内視顕微鏡イメージングを実施したところ、浅層（2/3層）と深層（5層）では、学習に伴う神経活動の変化が異なることが明らかとなった。一方、背内側線条体でRCaMPとERK FRETバイオセンサーを発現させて神経活動とERK活性を同時計測し、行動との相関を解析した。その結果、線条体の投射型神経細胞である中型有棘神経細胞の核内ERK活性は、学習中とそれ以外の期間では挙動が異なること、また従来知られていない時間スケールで振動することが明らかとなった。さらに神経活動と核内ERK活性に関して、行動との相関を解析したところ、一部の学習行動に対して、核内ERK活性の方が神経活動よりも高い相関を示した。以上の結果は、感覚情報を手がかりとする探索的な学習行動の中で、ERKは、特定の行動情報を核へ伝達し遺伝子の発現調節をしている可能性を示唆する。
さらに、神経活動依存的な転写活性が知られている遺伝子プロモーターを利用した新規マウス系統およびin situ hybridizationにより、認知学習課題の神経活動の推移について全脳レベルのマッピングの条件検討を行なった。その結果、内視顕微鏡による局所の解析を補完する全脳スケールの学習に伴う神経情報の変化についての効果的な探索が期待できる実験手法を確立することができた。
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