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ショウジョウバエの嗅覚二次中枢であるキノコ体は、匂いの記憶に重要な脳領域である。匂いを条件刺激、電気ショックを無条件刺激とした古典的条件付けにおいては、記憶の形成後、キノコ体に存在する嗅覚三次細胞の匂いに対するカルシウム応答が変化することが報告されている。しかしながら、この記憶痕跡が形成されるメカニズムは解明されていない。
本年度は、このメカニズムを細胞とシナプスのレベルで調べる為に、嗅覚三次細胞の活動を電気生理学的手法で記録する系を構築した。具体的には、パッチクランプ法を用いて細胞体からホールセル記録を行った。まず、細胞の内因的性質の変化が関与するかどうかを評価するために、細胞への注入電流と活動電位の発火頻度の関係性を解析した。続いて、嗅覚二次細胞と三次細胞をつなぐシナプスの性質変化が関わる可能性を検討するために、シナプス伝達を調べる実験方法を確立した。二次細胞で活動電位を誘起させるために、光遺伝学を用いた。光受容チャネルであるチャネルロドプシンをコードする遺伝子改変動物を作成し、それを二次細胞に発現させた。特定の二次細胞のみを興奮させるために、高い空間分解能で光刺激ができるパルスレーザーによる二光子励起の現象を用いた。その結果、チャネルロドプシンの変種が効率的に二次細胞を発火させられることが分かった。発火により引き起こされる、二次細胞から三次細胞へのシナプス入力の強度と短期可塑性の解析を続けている。
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