小脳神経回路を介した恐怖応答学習のメカニズムの解明

本研究は、恐怖応答学習における小脳の役割について、神経回路レベルで明らかにすることを目的としている。私はこれまでに、小脳特異的に機能阻害したゼブラフィッシュ成魚において、能動的回避学習が確立しづらくなることを明らかにしてきた。初年度である本年度は、頭部固定条件下のゼブラフィッシュ成魚に対し能動的回避学習実験を行い、その間の小脳プルキンエ細胞樹状突起のカルシウム(Ca)イメージングを実施した。その結果、罰刺激（電気ショック）に条件付けられた光刺激に対し応答する樹状突起グループと、その条件刺激を回避したタイミングで応答する樹状突起グループが、学習依存的に出現することを見出した。また、罰刺激を回避できなかった試行において、罰刺激を受ける直前にプルキンエ細胞の活動レベルが経験依存的に低下することが確認された。現在これらの現象の再現性を検証している。また、これらの学習依存的な応答を光遺伝学的に操作することを目標に、光遺伝学ツールの開発を進めた。これまでに、GPCR型ロドプシンであるSpiderRh1や、陽イオンチャネル型ロドプシンのGtCCR4が、ゼブラフィッシュ神経細胞で機能的に発現することを明らかにしてきた。本年度は、車軸藻由来のチャネルロドプシンKnChRが、ゼブラフィッシュ神経細胞で機能的であることを明らかにし、KnChRが小脳神経細胞特異的に発現するトランスジェニックゼブラフィッシュ系統を樹立した。

本研究は、恐怖応答学習における小脳の役割について、神経回路レベルで明らかにすることを目的としている。私はこれまでに、小脳特異的に機能阻害したゼブラフィッシュ成魚において、能動的回避学習が確立しづらくなることを明らかにしてきた。初年度である本年度は、頭部固定条件下のゼブラフィッシュ成魚に対し能動的回避学習実験を行い、その間の小脳プルキンエ細胞樹状突起のカルシウム(Ca)イメージングを実施した。その結果、罰刺激（電気ショック）に条件付けられた光刺激に対し応答する樹状突起グループと、その条件刺激を回避したタイミングで応答する樹状突起グループが、学習依存的に出現することを見出した。また、罰刺激を回避できなかった試行において、罰刺激を受ける直前にプルキンエ細胞の活動レベルが経験依存的に低下することが確認された。現在これらの現象の再現性を検証している。また、これらの学習依存的な応答を光遺伝学的に操作することを目標に、光遺伝学ツールの開発を進めた。これまでに、GPCR型ロドプシンであるSpiderRh1や、陽イオンチャネル型ロドプシンのGtCCR4が、ゼブラフィッシュ神経細胞で機能的に発現することを明らかにしてきた。本年度は、車軸藻由来のチャネルロドプシンKnChRが、ゼブラフィッシュ神経細胞で機能的であることを明らかにし、KnChRが小脳神経細胞特異的に発現するトランスジェニックゼブラフィッシュ系統を樹立した。