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近年、覚醒時の大脳皮質神経回路網の機能に抑制性ニューロンが大きな役割を果たしていることが示唆されている。しかしながら実験方法の困難さから、今までの覚醒大脳皮質神経回路網の解析は電極を用いたブラインド法によって行われてきたので、覚醒状態による大脳皮質回路網内の多数のニューロン活動を同時に計測し、大規模に解析をするということはされてこなかった。
本研究は、二光子励起機能的カルシウムイメージング法を覚醒下のげっ歯類大脳皮質視覚野に適用し、覚醒下の大脳皮質における興奮性ニューロンと抑制性ニューロンの活動を同時に多数計測することによって、覚醒下の脳活動を大規模に解析しようとするものである。
そこで、去年まで、抑制性ニューロンにだけ黄色蛍光タンパク質を発現する遺伝子組み換えラットを用いて、覚醒脳のニューロン活動を計測するシステムをセットアップしてきた。 現在は、この系を用いて覚醒脳と麻酔下の脳の活動を比較検討している。
また、脳の覚醒機能を調節する一つの重要な系として、アセチルコリン投射系が考えられている。そこで、麻酔下のマウスの大脳皮質神経細胞の活動を二光子励起機能的カルシウムイメージング法によって計測している際に脳幹網様体マイネルト基底核を電気刺激するシステムを用いて、ニューロモジュレーターであるアセチルコリンが、興奮性・抑制性ニューロン各々に対してどのような影響を及ぼすのか、比較検討している。今後は覚醒下のニューロン活動のデータとの比較により、覚醒脳で、特にアセチルコリンが何を行っているのか、詳細に検討していく予定である。
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