コマンドニューロンの可塑的変化による連合学習機構－その分子基盤のリアルタイム解析

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学習の神経基盤を理解するためには、学習による行動の変化を解析し、その行動を制御する神経回路を同定し、その神経回路内で行動の変化を担う主要な部位を同定する必要があると指摘されている（塚原仲晃ら、1981年）。この方法論にならい、中枢シナプスの変化と学習による動物行動の変化を同時にリアルタイムで追跡することが可能な独自の連合学習実験系を構築し、摂食を司る中枢コマンドニューロン「feeding neuron」に統合されるシナプス入力の強化によって記憶が形成されることを明らかにした。これに基づき、本研究ではHebb則において想定されるようなシナプス前後の相互作用を通じてシナプス可塑性を担うと想定されている分子に着目し、シナプスの変化と記憶形成とを明確な因果関係のもとに結びつけて、その分子基盤を明らかにすることを目指す。今年度は、エキソサイトーシスのためのCa2+センサーと想定されるシナプトタグミン（Syt）ファミリーに属するSyt7の機能解析を行った。神経筋接合部シナプスの電気生理学的解析により、Syt7はシナプス前細胞においてシナプス小胞の細胞膜への融合を制御し、短期シナプス可塑性を担うことが示唆されている。そこで、上述の連合学習実験系を用いてSyt7突然変異体を解析したところ、短期記憶に欠損があることがわかった。訓練前は、連合学習に用いる条件刺激及び無条件刺激に対する反応は野生型と比べて差は認められなかった。Syt7の担う短期シナプス可塑性が、短期記憶の基盤となっていることが示唆された。今後、Syt7の機能を細胞レベルで調べるためには、この連合学習を担うシナプス前細胞の同定が必要である。そこで、feeding neuronと接続するニューロンを同定するために、GRASP法を用いた解剖学的なスクリーニングを行い、候補となるニューロンを複数同定することができた。