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最終年度には、大脳基底核の入力核である線条体と出力核である黒質網様部/淡蒼球内節を直接つなぐ、線条体－黒質投射ニューロン（直接路）が、出力核の神経活動と随意運動を制御するメカニズムを光遺伝学を用いて解析した。この実験には、研究協力者が作製した、直接路に光駆動性イオンチャネルであるchannelrodopsin-2(ChR2)を発現するトランスジェニックマウスを利用した。線条体に光照射して直接路の興奮を誘導したときに、淡蒼球内節、黒質網様部で神経活動を記録したところ、光照射に応じて「抑制－興奮」という一過性の応答が認められた。さらに、淡蒼球内節や黒質網様部の投射先である視床において神経活動を記録したところ、光照射に応じて「遅い興奮」が認められた。一方で、線条体に光照射して直接路の興奮を誘導したときに運動が誘発されることも確認できた。
研究期間全体を通じて、大脳皮質－線条体路、線条体－黒質投射ニューロン（直接路）、線条体－淡蒼球外節投射ニューロン（間接路）の3種類の経路が、大脳基底核の神経活動を調節する機構と随意運動の制御における役割の解析を行った。ウイルスベクターによる遺伝子導入、あるいは遺伝子組換えマウスを用いて、これらの経路に光駆動性イオンチャネルであるChR2を発現させ、光照射により特異的に標的のニューロンの興奮を誘導したときの大脳基底核の神経活動を解析した。大脳基底核の出力核である黒質網様部や淡蒼球内節では、光刺激に応じた「抑制－興奮」などの一過性の応答が認められた。さらに、光刺激したときに運動変化の誘発も認められた。これらの結果から、大脳基底核が制御する運動は、出力核の自発発火よりも、入力の応じた一過性の神経活動の変化の方が重要であることが示唆された。
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