グリア細胞による新たな学習・記憶メカニズムの解明

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脳内情報処理の変化は、シナプス伝達効率の可塑的変化によってもたらされるが、これが長期的に定着するには、神経回路すなわちシナプスそのものの再編成が必須であり、この過程を解明することこそが、記憶形成の本質的な理解につながる。本研究では、小脳に着目し、シナプス消失のメカニズムの解明を目指す。1.運動学習モデルの解析一部の小脳領域で大規模なシナプス消失を伴う運動学習モデルを用い、そのメカニズムの解明を試みる。マウスに動く縦縞模様を提示し、その縞模様を追従する眼球運動をモニターするシステムを構築した。水平視機性眼球運動を利用した当モデルは小脳の片葉と呼ばれる小領域依存的に学習が進むことが知られる。学習4－8時間の間に小脳プルキンエ細胞のスパイン数が半減する利点を生かして、微細な構造解析が可能なFIB－SEMによる3次元電子顕微鏡観察を行った。naiveの個体に比して、学習8時間後に多数のバーグマングリアによるシナプス貪食が観察された。スパイン数の消失にグリア細胞によるシナプス貪食が一つのメカニズムとして考えられた。2. 小脳光長期抑圧 (LTD) モデル小脳依存性運動学習において小脳平行線維-プルキンエ細胞シナプス間のLTDが重要と考えられている。上記モデルにおいても、シナプス消失に先行しLTDが生じていることが電子顕微鏡および凍結割断レプリカ法を用いた観察から示されている。LTDがシナプス消失を誘導できるか、光遺伝学を用いた非侵襲的な方法によってその因果関係の解明を試みる。まず、平行線維特異的にChR2を発現したラット急性脳スライス標本を用いて、光刺激依存的にLTDを誘発できる条件を見出した。適宜条件を最適化し、in vivoにおける光LTDモデルの構築を目指し、LTDによるシナプス消去メカニズムの細胞分子機構の詳細を解明する。