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2023 年度 実施状況報告書

内側膝状体亜核への選択的遺伝子導入法を利用した連合学習神経機構の解明

研究課題

研究課題/領域番号 22K06433
研究機関熊本大学

研究代表者

宋 文杰  熊本大学, 大学院生命科学研究部(医), 教授 (90216573)

研究期間 (年度) 2022-04-01 – 2025-03-31
キーワード聴覚
研究実績の概要

私たちは、内側膝状体の一つの亜核に選択的に遺伝子を発現させる系を確立した。本研究では、当該亜核にChR2またはArchTを導入し、オプトジェネティクスを行うことや、hM3Dqまたは hM4Diを導入し、ケモジェネティクスを行うことによって、連合学習における当該亜核の役割を明らかにすることを目的とした。これまで、当該亜核は、前額断において腹側核の内側部に位置することから、内側核(MGm)と考えていたが、多種の分子発現パタンを調べた結果、当該亜核は、従来の大型ニューロンの存在で特徴づけられているMGmの外側部に隣接することが分かった。これを内部核(MGi)と名付け、Hearing Research (Tomioka et al., 2023)に発表した。本研究の目的を達成させるため、音と水報酬の連合学習課題を成立させた。hM3Dqを導入し、ケモジェネティクスでMGiの活動を増進させると、学習の成績が向上するデータを得た。一方、hM4Diを導入した動物では、変化は見られなかった。今後、これらのデータをさらに充実させ、オプトジェネティクスによる効果も加え、確かな結論を得ていく。一方、大脳皮質聴覚野ニューロンの活動に対するMGiの影響を調べる準備実験として、聴覚野ニューロンの活動を記録する実験を開始し、その多様な反応ダイナミクスを示した。その結果をHearing Research (Zhou et al., 2023)に発表した。また、オプトジェネティクスの準備実験において、音刺激に応じる飲水行動における島皮質の役割を解明し、iScience (Takemoto et al., 2023)に発表した。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

本研究に必要な技術的な準備、すなわち、選択的な遺伝子導入、ケモジェネティクス、オプトジェネティクス、電気生理、および行動学習のすべてが完了し、3編の論文を発表した。また、予想していた結果の一部も得られたので、研究が「おおむね順調に進展している」と言える。

今後の研究の推進方策

連合学習におけるMGiの役割について、ケモジェネティクスのデータをさらに充実させる。また、オプトジェネティクスを用いたデータを追加する。さらに、学習のメカニズムを検討するために、連合学習におけるMGi-聴覚野回路と、MGi-線条体回路の役割を検討する。同時に、聴覚野ニューロンと線条体ニューロンの聴覚応答に対して、MGiニューロンがどのように寄与し、それが学習や行動制御にどのように寄与するかを探索する。

  • 研究成果

    (7件)

すべて 2023 その他

すべて 雑誌論文 (4件) (うち査読あり 3件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (2件) (うち招待講演 1件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Dissection of insular cortex layer 5 reveals two sublayers with opposing modulatory roles in appetitive drinking behavior2023

    • 著者名/発表者名
      Takemoto Makoto、Kato Shigeki、Kobayashi Kazuto、Song Wen-Jie
    • 雑誌名

      iScience

      巻: 26 ページ: 106985~106985

    • DOI

      10.1016/j.isci.2023.106985

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Temporal profiles of neuronal responses to repeated tone stimuli in the mouse primary auditory cortex2023

    • 著者名/発表者名
      Zhou Bo、Tomioka Ryohei、Song Wen-Jie
    • 雑誌名

      Hearing Research

      巻: 430 ページ: 108710~108710

    • DOI

      10.1016/j.heares.2023.108710

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Neurochemical properties for defining subdivisions of the mouse medial geniculate body2023

    • 著者名/発表者名
      Tomioka Ryohei、Takemoto Makoto、Song Wen-Jie
    • 雑誌名

      Hearing Research

      巻: 431 ページ: 108724~108724

    • DOI

      10.1016/j.heares.2023.108724

    • 査読あり
  • [雑誌論文] 聴覚野の構造と機能2023

    • 著者名/発表者名
      宋 文杰
    • 雑誌名

      Clinical Neuroscience

      巻: 41 ページ: 781-785

  • [学会発表] Role of the dorsal peduncular cortex and dorsal tenia tecta in acute-stress-induced pain hypersensitivity.2023

    • 著者名/発表者名
      Wakisaka T, Takemoto M, Song W-J
    • 学会等名
      日本生理学会
  • [学会発表] 大脳皮質聴覚野の構造と機能2023

    • 著者名/発表者名
      宋 文杰
    • 学会等名
      音学シンポジウム
    • 招待講演
  • [備考] 熊本大学 大学院生命科学研究部 知覚生理学教室

    • URL

      http://srv02.medic.kumamoto-u.ac.jp/dept/physiol2/index.html

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公開日: 2024-12-25  

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