オンライン／オフライン学習のホメオスタシス制御

トレーニング中のアクティブ・フィードバックによって成り立つ瞬間的なオンライン学習と、トレーニング後の休息中にじわじわと長期的に定着するオフライン学習のふたつの学習過程が存在する。本研究では、このふたつの学習過程は並行して進むとともに、両学習間には、相互抑制性のホメオスタシス制御が働くことを検証する。これまで、主に小脳依存性の水平視機性眼球運動（HOKR）学習をモデルとして研究を進めてきた。実験の結果、オンライン学習が強力に抑制され、トレーニング中の学習が全く成立しない場合でも、トレーニング後のオフライン学習は成立すること、ならびに、オンライン学習を亢進する条件下では、逆に、オフライン学習が抑制されることが示された。ふたつの学習過程のいずれにもグリア細胞が関与する。（１）グリア細胞からのグルタミン酸放出と、（２）グリア細胞による神経細胞片の貪食過程（Morizawa et al., Nat Neurosci 2022）が、それぞれの学習に関わることが示唆された。これらの発見に基づき、本研究では、主にグリア・オプトジェネティクス技術を用いて、学習を効果的に促進させる方法を検討した。

トレーニング中のアクティブ・フィードバックによって成り立つ瞬間的なオンライン学習と、トレーニング後の休息中にじわじわと長期的に定着するオフライン学習のふたつの学習過程が存在する。本研究では、このふたつの学習過程は並行して進むとともに、両学習間には、相互抑制性のホメオスタシス制御が働くことを検証する。これまで、主に小脳依存性の水平視機性眼球運動（HOKR）学習をモデルとして研究を進めてきた。実験の結果、オンライン学習が強力に抑制され、トレーニング中の学習が全く成立しない場合でも、トレーニング後のオフライン学習は成立すること、ならびに、オンライン学習を亢進する条件下では、逆に、オフライン学習が抑制されることが示された。ふたつの学習過程のいずれにもグリア細胞が関与する。（１）グリア細胞からのグルタミン酸放出と、（２）グリア細胞による神経細胞片の貪食過程（Morizawa et al., Nat Neurosci 2022）が、それぞれの学習に関わることが示唆された。これらの発見に基づき、本研究では、主にグリア・オプトジェネティクス技術を用いて、学習を効果的に促進させる方法を検討した。