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大脳基底核は、大脳皮質との間でループ回路を形成し、運動制御に寄与している。大脳基底核の入力部である線条体は、大脳皮質からの入力を受けると同時に、中脳ドーパミン作動性ニューロンの主要な投射先でもある。線条体内のドーパミン神経伝達が運動制御において重要な役割を持つことは広く知られているが、機能の詳細は不明である。本研究では、大脳基底核内情報伝達におけるドーパミンD1およびD2受容体の機能を明らかにすることを目的として、ドキシサイクリンの投与によりD1受容体の発現を調節できる遺伝子改変マウスとD2受容体のノックアウトマウスにおいて、線条体直接路ニューロンの投射先である淡蒼球内節と、間接路ニューロンの投射先である淡蒼球外節の神経活動を覚醒下で記録した。
D1受容体の発現を調節できるマウスにおいて、大脳皮質を電気刺激して淡蒼球内節ニューロンの応答を調べると、D1受容体が発現している状態では、野生型マウスと同様に興奮－抑制－興奮の３相性の応答を示したが、D1受容体の発現を低下させると、３相性応答のうち抑制が著しく減弱した。淡蒼球内節における抑制は、大脳皮質－線条体－淡蒼球内節路を介して伝達されるので、D1受容体を介した神経伝達は、線条体から淡蒼球内節に投射する直接路ニューロンに対して興奮性に作用することが示唆された。一方、D2受容体のノックアウトマウスの淡蒼球外節では、大脳皮質の電気刺激が惹起する３相性応答のうち、抑制とそれに続く興奮が著しく増強されていることがわかった。淡蒼球外節で記録される抑制とその後の興奮は、それぞれ、大脳皮質－線条体－淡蒼球外節路と、大脳皮質－線条体－淡蒼球外節－視床下核－淡蒼球外節路を介して伝達されるので、D2受容体を介した神経伝達は、線条体から淡蒼球外節に投射する間接路ニューロンに対して抑制性に作用することが示唆された。
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