トランスジェニックマウスを用いた学習時に活動する神経回路の可視化と解析

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動物の行動時に活動する神経細胞を同定する手法として、最初期遺伝子産物c-Fosの免疫組織化学的解析を用いる方法がある。行動実験を行った動物の脳でc-Fosの発現を解析することにより、活動した神経細胞の核を同定することができる。しかし、神経系は軸索、樹状突起を介したネットワークとして機能しているので、活動している神経細胞の核の所在を明らかにするだけでは不十分であり、その樹状突起、軸索によって展開されるネットワークを解明することが不可欠である。本研究は、学習時に活動する神経ネットワークを組織学的に可視化して解析することを目的とした。そのために、c-Fosを発現している神経細胞の軸索および樹状突起が可視化されるようなトランスジェニックマウスを作成した。具体的には、軸索、樹状突起に輸送されるように改編したマーカー遺伝子(tau-lacZ)がc-fos遺伝子のプロモーターによって発現誘導されるようにコンストラクトを作成し、トランスジェニックマウスを作成した。得られたマウスにおいて、カイニン酸によって神経細胞を刺激して強力にc-Fosの発現を誘導したところ、脳内の多くの部位で導入遺伝子の発現が認められ、神経細胞の軸索、樹状突起がβ-gal酵素活性により可視化された。ただし、通常の行動実験に利用するにはマーカータンパク質の発現量が不十分であるため、現在、さらに強力にマーカータンパク質を発現するようにコンストラクトを改編してトランスジェニックマウスを作成している。同時に本研究ではマウスを用いた行動実験系の確立を目指してきた。現在までに、視聴覚弁別課題装置とパターン運動課題装置が実用レベルになっており、Fosの発現を指標に行動時に活動した脳領域の解析を行っている。