中枢嗅覚系における並列神経回路の抽出および機能解析

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嗅球投射神経細胞は、胚発生中期から後期にかけて、神経前駆細胞から分化する（嗅球投射神経細胞の誕生）。本研究では、嗅球投射神経の誕生日が、その回路形成や機能の決定に重要な役割を果たしているかを調べるため、新たに作成したトランスジェニックマウスを利用して、嗅球投射神経の形態や投射先を誕生日ごとに解析した。解剖学的解析の結果、嗅球投射神経にはいくつかのサブグループがあり、分化する時期によりその種類や数が変化することがわかった。また、同じサブグループであっても、分化した時期によって樹状突起の形態や投射先が異なっていた。これは、嗅球投射神経の誕生時期によってその生理機能が異なる可能性を示唆する。次に、二次嗅覚系神経回路の生理機能を解析するために、薬剤依存的に嗅球投射神経細胞の生存や神経活動を制御したマウスについて、嗅覚が関与する様々な行動を解析した。予備実験として、全ての嗅球投射神経を操作したマウスの行動解析を行ったところ、匂い学習に異常を示した。これらのマウスは、学習する匂いに対しては応答できることから、嗅球投射神経が匂い学習の成立に重要な役割を果たしている可能性が示唆された。今後は、誕生日ごとに嗅球投射神経を操作したマウスで同様の解析を行い、この匂い学習の成立に関与する神経回路の特定を試みる。現在まで、嗅覚二次神経回路を嗅球投射神経の誕生日によって並列経路に分解し、その生理機能を明らかにした研究はない。本研究では、解剖学的解析により、嗅球投射神経がその誕生日によって異なる軸索投射パターンを持ち、二次嗅覚系で並列経路を形成していることを発見した。また、行動学的解析により、嗅球投射神経が匂い学習の成立に関与している可能性を示唆し、二次嗅覚系のそれぞれの並列回路が、異なる嗅覚系のモダリティを持つ可能性を示唆した。