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シナプスに任意のパターン/強度の刺激を与えることによりシナプスの可塑性を生体内で誘導する方法を確立することが本研究の目的である。その手段として、光を当てることにより、神経伝達物質の一つであるグルタミン酸を放出する化合物であるケイジドグルタミン酸を用いる。本年度はこれをマウスの脳内に投与し、2光子励起法を用いて任意のシナプス(スパイン)にグルタミン酸を投与する方法を論文として投稿した(印刷中)。
テーマ1 低分子化合物の脳表面から脳内への拡散の検討
まずケイジド化合物のような低分子量の化合物が脳内にどのように拡散していくかを分子量が同等の蛍光分子Alexa fluor 488を用いて調べた。
テーマ2 機能的なグルタミン酸分布の検討
実際にケイジドグルタミン酸を必要な濃度脳内に拡散させ、2光子励起法を用いてそれぞれの単一スパインにグルタミン酸を投与した。これにより、大脳皮質2/3層錐体細胞樹状突起のそれぞれのシナプスの機能的なグルタミン酸受容体の密度がスパインの体積に比例することを初めて生体マウスで確認した。
テーマ3 グルタミン酸投与によるシナプス可塑性のin vivo誘導
上記テーマから、シナプスの機能とスパイン体積の強い相関を見出したので、スパイン体積を指標にして、頻回刺激による可塑性の誘導を試みた。その結果、スパイン体積の縮小をin vivoで誘導できた。スパイン体積の拡大については、十分な条件検討ができなかったので、次年度も継続して実施する。
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