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記憶・学習を始めとして多くの脳機能では、それを担う神経回路が十分に分かっていない。本研究では、記憶・学習や種々の感覚情報処理によって神経細胞に誘導されるArc遺伝子の発現を指標として、作業記憶と関係した神経回路を明らかにした。研究代表者らが開発したArc-dVenusマウス(Arc遺伝子プロモーター制御下で分解促進型蛍光蛋白質dVenusが発現するトランスジェニックマウス)に空間作業記憶の課題を行わせると、dVenus陽性の海馬歯状回顆粒細胞が増加した。また空間作業記憶に障害の見られるalpha-CaMKllヘテロノックアウトマウスとArc-dVenusマウスを掛け合わせたマウスでは、海馬歯状回顆粒細胞層で著明な蛍光の低下が見られた。これらの結果は、空間作業記憶において海馬歯状回顆粒細胞が重要な役割を担っていることを示唆する。次にわれわれは、1個体のマウスの海馬歯状回全体でArc遺伝子の発現パターンを観察する方法を開発した。まずArc-dVenusマウスの歯状回を吻側端から尾方端に至るまで冠状断スライス(0.5mm厚)で切り分ける。次にそれらのスライスに対してグリセリンによる透明化処理を行い、さらに封入後、共焦点レーザー顕微鏡で全てのスライスの全層を撮影する。この方法を用いることで、1個体の海馬歯状回全体におけるArc遺伝子の発現パターンを容易に解析できるようになった。またわれわれは、レポーター遺伝子にArc遺伝子の非翻訳領域をつなげたトランスジェニックマウスを解析し、Arcの非翻訳領域がmRNAの迅速な分解と樹状突起への輸送に寄与することを明らかにした。
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