シナプス結合の選択的強化・除去を制御する神経活動依存的機構とその分子基盤の解析

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本研究では、シナプスの選択的強化・除去のメカニズム解明を目指し、モデル系として、小脳の登上線維-プルキンエ細胞シナプスの生後発達に着目し、以下の研究を行った。(1)登上線維シナプスの選択的強化・除去の過程に関与する多数の細胞、線維、シナプスがどのようにふるまいシナプスが強化・除去されるのかを明らかにする。(2)選択的強化・除去の神経活動依存性や(3)それに関わる分子メカニズムを明らかにする。その結果、(1)標本を浸す液やその液に送る気体などに関して、条件検討を行った結果、顕微鏡下で、温度とpHを制御した状態で、細胞や線維を1日以上経時的に観察できるようになった。このように、複数の生きた細胞や線維を同時にかつ区別して、1日以上リアルタイムで観察できる実験系がほぼ確立できた。(2)channelrhodopsinやhalorhodopsinを小脳細胞あるいは登上線維に発現させ、細胞を培養しているインキュベータ内で、光照射により長期的に刺激できるような実験系の構築を目指した。LEDや刺激装置の種類、LEDの輝度など、いくつかの装置や条件を検討した結果、2日間以上刺激することが可能な実験系を構築することができた。このように、特定の細胞群を短期的、長期的に興奮、抑制できる実験系がほぼ確立できた、(3)多くの遺伝子に関して過剰発現やRNAiを行い、その効果を解析した。現在は、1ヶ月に5から10遺伝子の解析が可能となっており、簡単でありかつ効率の良いスクリーニング系が確立できた。これらの成果に関して、2010年の神経科学学会において口頭発表、ポスター発表した。