2光子励起ケイジドグルタミン酸法による大脳シナプス可塑性の空間的競合の解析

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特別研究員奨励費を得て、2光子励起ケイジドグルタミン酸法による大脳シナプス可塑性の空間的競合の解析を目的として研究を行ってきた。初年度の研究実施計画では、2光子励起ケイジドグルタミン酸活性化法とspike-timing dependent plasticity (STDP)刺激法(2p-STDP法と略)を組み合わせ、単一スパインレベルでスパイン形態可塑性を誘発し、機能的変化との対応関係、その構造特異性、さらにそのメカニズム解明を予定していた。私は、本研究計画を遅滞なく遂行し、すでに単一シナプスレベルでスパイン形態の可塑的変化とその構造特異性を明らかにしている。2p-STDP法は、培養海馬スライスCAI錐体細胞において、long-term potentiation (LTP)、long-term depression (LTD)の両可塑的変化を誘発した。2p-STDP法によるスパイン形態の可塑的変化は、単一シナプスレベルでグルタミン酸受容体電流の可塑的変化を同じ時間経過で誘発し、NMDA型グルタミン酸受容体受容体に依存していた。特に、2p-STDP法によるLTP (tLTPと略)は、後期LTP (L-ETP)に必要とされるタンパク合成、BDNF放出を介していることを明らかにした。また、tLrpの誘発は、主にスパイン頭部体積に依存し、小さな頭部体積(<0.1μm^3)をもつスパインにおいて高い誘発率を示した。一方、2p-STDP法によるLTD (tLTDと略)は、主にスパインネックの長さに依存し、短いスパインネック(<0.3μm)をもつスパインにおいて高い誘発率を示した。スパインネックが可塑的変化誘発の一因子を担うことを示したのは、我々の研究が初めてである。私は、現在、本研究結果を国際学術誌へ投稿すべく準備している。今後、これまでの研究を基礎データとし、本研究計画で予定していた隣接シナプス間における可塑的変化の空間的競合について研究を進めていこうと考えている。