空間学習における海馬シナプス機能の領域差に関する生理心理学的研究

2001 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 13710030
• Research Category: Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
• Research Institution: Tokyo Medical and Dental University
• Principal Investigator: 岡田 隆 東京医科歯科大学, 難治疾患研究所, 助手 (00242082)
• Keywords: シンドビスウイルスベクター / Ca^<2+>透過性AMPA受容体 / 海馬 / CA1野 / 歯状回 / モリス型水迷路 / 長期増強 / ラット

Research Abstract

海馬は記憶や学習と密接な関連があり、その生理学的基礎としてNMDA受容体からのCa^<2+>流入によって誘導される長期増強が注目されている。海馬の主要な興奮性シナプスのうちNMDA受容体依存性長期増強を示すのは歯状回の貫通線維-穎粒細胞間シナプスとCA1野のシャファー側枝-錐体細胞間シナプスである。本研究では、ラットの学習課題遂行においてCAlシナプスと歯状回シナプスとの間に機能差があるかどうか検討した。雄8週齢Wistarラットの海馬CA1または歯状回に組換えシンドビスウイルスベクター(SIN)をin vivo注入し、2日後に脳スライス標本を作成してシナプス応答を細胞外記録した。いずれの領野にCa^<2+>透過性AMPA受容体を発現させた場合にも、シナプス前線維へのテタヌス刺激後のシナプス応答増大の程度はSIN感染標本において大きかった。また、非感染標本において長期増強が誘導されない条件であるD-APV存在下において、感染標本ではCA1・歯状回のいずれのシナプスの場合にも長期増強が誘導された。以上より、両領野ともCa^<2+>透過性AMPA受容体の強制発現によって長期増強の誘導閾値が低くなることが明らかになった。次に、シナプス後膜へのCa^<2+>透過性AMPA受容体強制発現の学習への影響を調べるため、両側海馬にSINを注入したラットに対し、注入後2〜4日目の期間モリス水迷路学習課題を課した。その結果、CA1にCa^<2+>透過性AMPA受容体を発現させた場合は統制群に比べて成績が向上したが、歯状回に発現させた群では逆に統制群よりも成績が低下した。以上より、CA1と歯状回はシナプス応答の長期増強誘導に関しては類似の機構を有するが、Ca^<2+>透過性AMPA受容体発現の空間学習課題遂行への影響という点で、両領野間に機能差が存在することが示唆された。

Research Products

• [Publications] Okada, T., Yamada, N., Kakegawa, W., Tsuzuki, K., Iino, M. et al.: "Sindbis viral-mediated expression of Ca^<2+>-permeable AMPA receptors at hippocampal CA1 synapses and induction of NMDA receptor-independent long-term potentiation."European Journal of Neuroscience. 13・8. 1635-1643 (2001)
• [Publications] Okada, T., Yamada, N., Kakegawa, W., Tsuzuki, K., Iino, M., Tanaka, K. et al.: "Modulation of Water Maze Performance by Hippocampal postsynaptic Overexpression of Ca^<2+>-permeable AMPA Receptors."Japanese Journal of Physiology(Suppl.). 51. S201 (2001)
• [Publications] Okada, T., Yamada, N., Kakegawa, W., Tsuzuki, K., Iino, M., Tanaka, K.et al.: "Synaptic and behavioral modification by viral-mediated expression of Ca^<2+>-permeable AMPA receptors in hippocampal CA1 neurons."Proceedings of the 28th Gottingen Neurobiology Conference. 28. 354 (2001)
• [Publications] Okada, T., Tanaka, K., Ozawa, S.: "Effects of expression of Ca^<2+>-permeable AMPA receptors in rat hippocampal neurons and spatial learning."Neuroscience Research(Suppl.). 25(in press). (2001)
• [Publications] Okaka, T., Yamada, N., Kakegawa, W., Tsuzuki, K., Iino, M., Tanaka K. et al.: "Changes in LTP induction and water maze performance caused by Sindbis viral-mediated expression of Ca^<2+>-permeable AMPA receptors in rat hippocampal neurons."Society for Neuroscience Abstracts. 27. 610.2 (2001)
• [Publications] 岡田隆, 山田伸明, 都筑馨介, 田中光, 小澤瀞司: "ウイルスベクターを用いたグルタミン酸受容体強制発現によるラット学習行動の変化"動物心理学研究. 51(印刷中). (2001)