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本研究では、脳の中に相並ぶ神経回路およびグリア回路の間で、どのようにして情報が交換されているのかを明らかにし、グリア回路の活動が認知・学習・行動といった心の機能にいかに影響を与えているのか解明することを目的とする。この課題にせまるための強力なツールとして、ChR2やArchT等の光感受性分子を活用し、従来は不可能だった、神経やグリアに対する選択的な光刺激を行った。また、グリアの担う信号を計測するために、電気的に記録する方法に加え、FRET法等の最新の光計測法を導入した。これまで、主に急性脳スライス標本を用いて実験をしたところ、神経細胞間での興奮性信号伝達に使われるのと全く同じグルタミン酸が、伝達物質としてグリアから放出されることが示された。グリアからの放出のメカニズムは、神経からの放出とは全く異なり、シナプス小胞からのCa2+依存性開口放出ではなく、DIDS感受性陰イオンチャンネルのうち、特定のタイプのものからのpH依存性放出であることが示唆された。また、グリア光刺激によってグルタミン酸が放出されると、神経細胞間のシナプス伝達が修飾されることも示された。また、これまでの電気生理学実験により、細胞膜を横切るイオンの流れによって、グリアのpH変化が生じると考えられるが、pH変化に特に重要なトランスポーターとして、グルタミン酸トランスポーターの働きに注目した。細胞内イオン濃度の光計測も使い、各種イオンの流れとグリア細胞内pH変化を実測することも目指した。
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