神経回路における感覚情報統合と連合学習の制御に関わる分子機構の解析

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動物は、外界から同時に受容した様々な情報を、中枢神経系において取捨選択・統合したうえで、適切に情報処理を行い行動している。我々は、このような情報処理のメカニズムを、線虫C.elegansをモデルして解析している。我々が同定した分泌タンパク質HEN-1と受容体型チロシンキナーゼSCD-2は、介在ニューロンで機能し、忌避物質銅イオンと誘引性匂い物質ジアセチルとの感覚情報の統合を制御している。さらに、NaClと飢餓で条件付けにより誘起される連合学習の制御も行っている。本年度は、これらのタンパク質で実際に機能を担っている分子の探索をすすめた。グルタミン酸は、中枢神経系において、神経伝達物質として機能する。我々が同定した受容体型チロシンキナーゼSCD-2が機能している感覚ニューロンのすぐ下流の介在ニューロンにおいて、グルタミン酸受容体が機能している可能性が考えられた。そこで、多くのグルタミン酸受容体遺伝子変異体を、感覚情報の統合の測定系において解析した結果、複数の変異体で行動異常が見られた。遺伝学的解析から、そのうちAMPA型グルタミン酸受容体GLR-1は、HEN-1やSCD-2とは異なる経路で働いていることが示唆された。実際、GLR-1は、コマンドインターニューロンと呼ばれる運動神経を直接制御している介在ニューロンで機能していることが明らかになった。さらに、Cl^-イオン透過型グルタミン酸受容体も、感覚情報の統合の制御に働いていることが明らかになった。今後、これらのグルタミン酸受容体の機能の制御メカニズムを明らかにすることを通して、感覚情報の統合のメカニズムが明らかになることが期待される。