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動物は、環境の変化に適合し、自らの行動を柔軟に変換する。この行動の柔軟性には、前頭前野皮質と線条体を連関する神経回路が重要な役割を持つと考えられている。また、前頭前野皮質―線条体神経回路の機能異常は、統合失調症などのさまざまな精神・神経疾患の病態に深く関与することも知られている。本研究では、前頭前野皮質から背内側線条体 (dorsomedial striatum/DMS) への直接入力および線条体介在ニューロンの役割に注目し、行動の柔軟性を生み出す脳内神経機構の解明に取り組む。本年度は、内側前頭前野皮質(medial prefrontal cortex/mPFC)あるいは眼窩上皮質(orbitofrontal cortex/OFC)からDMSに入力する神経路の選択的な除去のために、Cre遺伝子をコードする神経細胞特異的逆行性遺伝子導入（NeuRet）ベクターをマウスのDMSに注入し、その後、mPFCあるいはOFCにloxP/変異型loxP配列で隣接された逆位のヒトインターロイキン-2受容体αサブユニット(IL-2R)遺伝子を持つアデノ随伴型ウイルスベクターを注入することによって、特定の経路においてIL-2R遺伝子の発現を誘導した。この動物のPFCにイムノトキシンを注入することによってmPFC-DMS路の中程度の除去を誘導し、空間認識に基づく迷路学習課題を行った。mPFC-DMS路を欠損するマウスは空間認識に基づく逆転学習において正常なパフォーマンスを示し、本経路は逆転学習に関与しないことが示唆された。第二に、low-threshold spiking (LTS)介在ニューロンタイプの行動生理学的な役割を解明するために、NPY遺伝子プロモーターに依存してIL-2Rを選択的に発現するラットを作製した。このラットのDMSにイムノトキシンを注入し、LTSニューロンの選択的な除去を誘導した。この除去モデルは空間認識に基づく逆転学習の顕著な低下を示した。
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