仮想現実空間を用いた体性感覚弁別学習における大脳皮質フィードバック回路の機能解明

本研究課題では、マウス後肢脳領域に対応した一次体性感覚野へのトップダウン入力をもたらす回路の機能的役割を明らかにすることが目的である。本研究課題の３年目にあたる本年度は以下の①と②を実施した。①マウスの行動課題　昨年と同様にマウスの脳を固定した状態で体性感覚刺激の弁別課題を実行した。この課題ではランダムなタイミングで音刺激（キュー）が与えられる。この足刺激の待ち時間は平均2秒の指数分布に従う乱数で決まる。この待ち時間後に足刺激が与えられ、その足刺激に反応（給水口のリッキング）したならば報酬（水）が与えられる。このオペラント行動課題をベースとして、2種類の音刺激Aと音刺激Bを与える行動実験を確立した。音刺激Aが提示された場合、足刺激の発生確率は100%である。一方、音刺激Bが提示された場合、足刺激の発生確率は20-25%とした。音刺激A提示後の足刺激に対する反応速度と音刺激B提示後の足刺激に対する反応速度を比較した。②一次体性感覚野に投射する二次運動野シナプス前細胞の同定　狂犬病ウイルスを使ったトランスシナプス標識法によって、一次体性感覚野の神経細胞に投射する二次運動野の神経細胞を標識した。まず遺伝子改変マウスを使って、大脳皮質5層錐体細胞特異的にEnvA受容体であるTVAと狂犬病ウイルスの構成に必要なGタンパク質を発現させた。4週間後に同一の脳領域に、EnvAをエンベロープにもちGタンパク質を欠損した狂犬病ウイルスを打った。およそ1週間後に脳切片の観察を行った。インジェクションサイトである一次体性感覚野ではStarter cellが確認でき、Starter cellのシナプス前細胞が二次運動野においてGFP陽性細胞として標識された。同様に一次体性感覚野の抑制性神経細胞に投射する二次運動野の神経細胞を標識した。

本研究課題では、マウス後肢脳領域に対応した一次体性感覚野へのトップダウン入力をもたらす回路の機能的役割を明らかにすることが目的である。本研究課題の３年目にあたる本年度は以下の①と②を実施した。①マウスの行動課題　昨年と同様にマウスの脳を固定した状態で体性感覚刺激の弁別課題を実行した。この課題ではランダムなタイミングで音刺激（キュー）が与えられる。この足刺激の待ち時間は平均2秒の指数分布に従う乱数で決まる。この待ち時間後に足刺激が与えられ、その足刺激に反応（給水口のリッキング）したならば報酬（水）が与えられる。このオペラント行動課題をベースとして、2種類の音刺激Aと音刺激Bを与える行動実験を確立した。音刺激Aが提示された場合、足刺激の発生確率は100%である。一方、音刺激Bが提示された場合、足刺激の発生確率は20-25%とした。音刺激A提示後の足刺激に対する反応速度と音刺激B提示後の足刺激に対する反応速度を比較した。②一次体性感覚野に投射する二次運動野シナプス前細胞の同定　狂犬病ウイルスを使ったトランスシナプス標識法によって、一次体性感覚野の神経細胞に投射する二次運動野の神経細胞を標識した。まず遺伝子改変マウスを使って、大脳皮質5層錐体細胞特異的にEnvA受容体であるTVAと狂犬病ウイルスの構成に必要なGタンパク質を発現させた。4週間後に同一の脳領域に、EnvAをエンベロープにもちGタンパク質を欠損した狂犬病ウイルスを打った。およそ1週間後に脳切片の観察を行った。インジェクションサイトである一次体性感覚野ではStarter cellが確認でき、Starter cellのシナプス前細胞が二次運動野においてGFP陽性細胞として標識された。同様に一次体性感覚野の抑制性神経細胞に投射する二次運動野の神経細胞を標識した。