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脳機能は神経回路として実装されており、神経回路の有様を理解することで脳を理解しようとするアプローチは、神経科学の重要な手法である。この時、軸索投射の多寡が機能的インパクトの強弱を反映すると一般的に考えられている。しかし、齧歯類の視覚系視床-皮質投射の形態は、視覚皮質が持つ限局した視覚受容野に比べて大きく広がっており、投射軸索の広がりが機能的投射を反映しない可能性が考えられる。マウスの膝状体－皮質単一軸索上にシナプス部位をマップすることを計画した。
本課題では、視床－皮質投射の単一軸索について、以下の手法により、その分枝形態とその上に存在するシナプス部分をマップし、軸索分枝とシナプスの分布を比較する手法を確立する。
前年度までの研究により、アデノ随伴ウィルスベクターを用いて、マウス視床外側膝状体ニューロンに、赤色蛍光タンパクと、緑色蛍光タンパクとシナプスマーカータンパクsynaptophysinを共発現させることが可能となった。しかしウィルスベクターを用いた発現系では、個々のニューロンでの発現強度と発現ニューロン数が比例しており、単一軸索を観察しようとすると発現が弱く、充分な強度の発現を得ようとすると個々の軸索を分離するのが難しいという問題があった。
そこで、視床ニューロンに電気穿孔法によってプラスミドを導入する新たな手法を開発した。この方法は対象とする脳部位を電気生理学的に同定した上で遺伝子導入を行なうことができ、数個以下の少数ニューロンに軸索末端まで観察できる強度で蛍光タンパクを発現させることができる。さらに複数プラスミドの同時導入も可能であり、げっ歯類のみならずネコなど他種の動物にも適用可能である。
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