Dopamine dynamics in striatal striosome/matrix compartments during associative learning

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大脳基底核の主要な入力部位である線条体は「ストリオソーム」と「マトリックス」という2つのコンパートメントから構成されている。申請者はこれまで、ストリオソームとマトリックスの神経細胞は共に将来得られる報酬の予測に関与する一方で、報酬予測の時間的活動パターンに大きな違いがあることを報告してきた。本研究ではストリオソームとマトリックスで、異なる時間的活動パターンが生じるメカニズムを解明する。具体的には報酬予測の教師信号である神経伝達物質ドーパミンの分泌をコンパートメント選択的に計測し、ストリオソーム/マトリックスにおけるドーパミンダイナミクスの相違を明らかにする。2022年度は、ストリオソーム神経細胞選択的に遺伝子組換え酵素Creが発現する遺伝子改変マウス（Striosome-Creマウス）を米国から輸入後、繁殖を開始して安定的な供給体制を整えた。繁殖させた遺伝子改変マウスの線条体にアデノ随伴ウイルスを使ってCre依存的にドーパミンセンサーdLight1を導入できることを組織学的に確認した。dLight1を発現させた線条体に光ファイバーを留置してドーパミンのファイバーフォトメトリーを試みた。マウスに音と報酬を連合させる古典的条件づけ課題を学習させたところ、ストリオソームでは報酬獲得時に一過性のドーパミン分泌が生じることがわかった。対照群として野生型マウスの線条体にdLight1を発現させてコンパートメント非選択的なドーパミンファイバーフォトメトリーを行ったところ、ストリオソーム選択的に記録した場合と同様に報酬獲得時の一過性のドーパミン分泌が観察された。今後ストリオソームのみに特徴的なドーパミン分泌動態がみられる課題条件を探索していく。