光遺伝学を用いた単一細胞オペラント条件付けを実現する内的ループ回路の解明

点击翻译按钮获取中文摘要

BCI(Brain computer interface)あるいはBMI(Brain machine interface)を用いると、被験者は自分の脳活動によってPCのカーソルやロボットアームを自由自在に動かすことができる。このように自己の身体ではない外部機器を意のままに操ることができる脳神経活動のメカニズムには不明な点が多い。このメカニズムは様々な精神・認知・運動機能疾患の病態生理を知る上でも重要であると同時にメカニズムの理解は治療法の開発に直接つながる可能性がある。本年度我々は、げっ歯類に対するin vivo2光子カルシウムイメージングによって記録した神経活動をリアルタイムに解析することにより、BCI/BMIのもっともシンプルな例である単一細胞オペラント条件付けをセットアップし、実行した。あらかじめレバー引き課題を習得したマウスを用いることによって即座に単一細胞オペラント条件付けを高効率に実現することができた。マウスは課題開始後15分の間に目的の単一細胞活動を特異的に上昇することができた。2光子イメージングを用いることの利点は多数の神経細胞の空間情報を同時に取得できることである。このため、ターゲットした神経細胞の空間的近傍に位置する神経細胞とそれ以外の神経細胞で活動を比較した。空間的近傍に存在する神経細胞はターゲットした神経細胞の活動との相関は高かったにも関わらず、条件付けはその他の細胞と同程度であった。