研究課題
前年度までに、麻酔下マウスの体性感覚野において感覚シナプス入力を２光子イメージングにより可視化して、その時空間的な特性を明らかにしてきた。特に、感覚入力パターンは自発活動によるものと高い類似性を示すこと、樹状突起上で近傍に位置するスパインは同期した入力を受け取る確率が高いことを明らかにした。さらに、臨界期の感覚遮断実験により、感覚シナプス入力の時空間パターンが臨界期の経験依存的に形成されていることも明らかとなった。今年度は、これまで明らかにした麻酔下における感覚シナプス入力パターンの特徴が覚醒状態でも見られるかどうかを明らかにするために、覚醒下のマウスにおいてシナプス入力を可視化する実験系を確立し解析を行った。まず、高感度カルシウムセンサーG-CaMPをアデノ随伴ウイルスまたはDNAの子宮内エレクトロポレーションにより大脳皮質第２／３層錐体細胞に導入し、樹状突起のカルシウムイメージングによりシナプス入力を可視化できることを確認した。このカルシウムセンサーを導入したマウスを用いて、覚醒状態で２光子顕微鏡下に頭部固定し、自発活動および感覚刺激によるシナプス入力を可視化した。その結果、覚醒状態においても感覚刺激に応答して近傍のスパインに同期した入力があることが明らかとなった。その後、同じ樹状突起を麻酔下で観察したところ、覚醒状態で高頻度に感覚入力を受けていたスパインにおいても入力頻度が減少し、その結果、同期入力確率も減少することが明らかとなった。したがって、これまで麻酔下で観察されていた以上に覚醒状態では入力頻度、同期入力確率も高くなっており、生理的な条件下では、感覚シナプス入力の時空間パターンが樹状突起における非線形情報処理に貢献していることが予想される。
27年度が最終年度であるため、記入しない。
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