瞬目反射条件付けに伴う小脳皮質活動の可視化

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瞬目反射条件付けはマウスからヒトまで種を越えて共通に見られる古典的条件付けの一つであり、条件刺激として「音」を、無条件刺激として「まぶたへの傷害刺激」を用いて両者を組み合わせて繰り返し提示した場合に、音だけでまぶたへを閉じる条件反応が引き起こされる行動学的現象である。瞬目反射条件付けでは、単に音刺激と目を閉じるという行動が結びつけられて学習されるだけでなく、音が聞こえてからどの程度時間が経過してから目を閉じるかという時間を含めた形で記憶が形成される。このような正しいタイミングの条件付けには、主に破壊実験から小脳皮質が関係していることが示されているが、条件付けが小脳皮質のどこで、どのように獲得され、保持されるかは明らかとなっていない。小脳皮質のどの部分が条件付けに関係し、またその中でタイミングがどのように表現されているかを明らかにするために、小脳皮質の出力細胞であるプルキンエ細胞に特異的に蛍光カルシウム指示タンパク質を発現させ、瞬目反射条件付けに伴う小脳皮質活動の可視化を試みた。これまでのマウス瞬目反射条件付けでは、動物の特性を考慮して動物を固定せずに行う方法が一般的であった。しかし、光学的に小脳皮質を観察する場合、頭部の固定は必須である。そこで固定条件でマウスの条件付けが可能であるかどうかを調べるために、動物の固定方法や条件付けの方法について検討を行った。これらの結果を踏まえ、CCDカメラを用いた光学測定システムと組み合わせ、動物を固定した状態で瞬目反射条件付けを行うための実験装置を構築した。この測定装置を用いて、神経細胞特異的に蛍光カルシウム指示タンパク質cameleonを発現するトランスジェニックマウスから単離した脳スライス、および麻酔条件下で固定したマウス小脳皮質に電極により刺激を加え、プルキンエ細胞内のカルシウム濃度上昇の検出を試みた。