研究課題
動物やヒトは、どのような感覚情報や行動が報酬に結びつくのかを学習する（報酬学習）。線条体中型有棘ニューロンの樹状突起スパインは、報酬情報をコードした中脳からのドーパミン入力と、感覚・運動情報をコードした大脳皮質からのグルタミン酸入力を受けるため、ドーパミンとグルタミン酸のシグナル統合が報酬学習の細胞内メカニズムとして想定されている。しかし、ドーパミンとグルタミン酸の双方がどのように統合されているのかは不明である。本研究は、新規分子標識技術を用いて、線条体中型有棘ニューロンのスパインにおけるドーパミンとグルタミン酸の時空間シグナル統合過程をイメージング技術を用いて明らかにすることを目的とする。最終年度である本年度は、まずゲノム編集を用いた分子標識と免疫染色を組み合わせることによって、中脳ドーパミンニューロン軸索内のシナプス小胞とドーパミンシナプスの同時標識を行った。ドーパミン軸索終末はドーパミンシナプスの分布とよく一致したが、一部の終末はドーパミンシナプスと一致しなかった。これは単一軸索内におけるドーパミン軸索終末の形態学的多様性を示唆する。次に、この多様性を機能面から追求するため、前年度までに開発した同一ニューロンにて内在タンパク質の標識と組み換え酵素遺伝子の導入を同時に行う技術を用いて、単一ドーパミンニューロン軸索で内在プレシナプスタンパク質標識とドーパミン放出刺激を試みた。実験効率の向上を図るため、ここでは皮質線条体黒質スライスカルチャーを新たに確立した。この系では中脳ドーパミンニューロンの軸索が線条体に投射していることを確認した。現在、単一ドーパミンニューロン軸索刺激により放出されたドーパミンの検出を試みており、ドーパミン軸索終末の形態学的多様性とドーパミン放出強度の関係を明らかする予定である。
令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
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Journal of the American Chemical Society
巻: 144 ページ: 19778～19790
10.1021/jacs.2c06397
