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扁桃体基底外側核 (BLA) は情動に関する情報処理を司る脳領域の1つである。BLAは海馬や新皮質といった記憶を司る脳領域と協調的に活動し、情動記憶の形成に寄与する。しかし、情動記憶形成に関わるBLAを含む神経回路機構は、神経細胞への入力を記録できるホールセル記録法の技術的困難さがゆえに十分に解明されていない。本研究では、自身がこれまでに開発した生体脳深部領域へのホールセル記録法を用い、BLAから単一神経細胞の膜電位記録を行うことで、情動記憶形成時に領域間で生じる同調活動の神経回路機構の解明を目指してきた。これまでに、BLA神経細胞の脱分極が新皮質徐波のUP状態後半という特定の位相に多く生じることを明らかにしてきた。また、カルシウムイメージングにより、同様の位相特異性がBLA神経細胞のカルシウム活動にも見られること、及び解剖学的距離が近い神経細胞ほど同期して活動することを明らかにしてきた。
そこで、BLA神経細胞の投射元領域の活動が新皮質徐波の位相特異的であるかどうかを調べるため、逆行性感染するアデノ随伴ウイルスを用いて、BLAに投射を送る神経細胞に光感受性タンパク質チャネルロドプシン2を発現させた。BLAに投射を送る神経細胞が存在する内側前頭前皮質 (mPFC) において、シリコンプローブ電極を用いたシングルユニット記録を行い、同時に光照射を行うことでBLA投射性神経細胞の発火活動を同定した。その結果、BLA投射性mPFC神経細胞の中には、新皮質徐波のUP状態後半に集中して出力を送るものが存在することが明らかになった。この結果は、新皮質徐波の位相特異的なBLA神経細胞の活動が、一部のmPFC神経細胞によって担われていることを示唆するものである。
以上の結果より、情動記憶形成に関与するmPFC-BLA経路において、新皮質徐波の位相特異的に活動が生じることが明らかになった。
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