USが先行する条件付け抑制にMg2+ blockが果たす役割

Mg2+ 阻断在 US 之前的条件抑制中的作用

基本信息

批准号：
21K06402
负责人：
宮下知之
金额：
$ 2.75万
依托单位：
Tokyo Metropolitan Institute of Medical Science
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

パブロフの発見した古典的条件付けでは、条件刺激(conditioned stimulus: CS)と同時若しくは、後に無条件刺激(unconditioned stimulus: US)が提示される順行条件付けが条件付けが成立する。しかし何故 US が CS に先行する逆行条件付けでは条件付けが成立しないのか?そのメカニズムについては全く明らかになっていない。研究代表者は、電気ショックの情報が記憶中枢であるキノコ体(MB)を囲むグリア細胞からグルタミン酸によって伝えられること、MBへの電気ショック情報の入力は、MBに発現するNMDA 受容体(NR)のMg2+ blockによって制御されていることを見出した。NRの Mg2+ blockのショウジョウバエ変異体(NRMg-/-)で、順行条件付けだけでなく、逆行条件付けでも条件付けが成立する事を見出した。連合学習の成立には、匂いと電気ショックの情報に加え、ドーパミンによる強化も必要であり、匂いや、電気ショックによってドーパミン放出が起こる。そこで研究代表者は、NRMg-/-において電気ショックによるMBの細胞内カルシウム濃度 ([Ca2+]i)の上昇とドーパミン受容体の活性化の協調が、逆行条件付け成立の鍵となっていると考えた。in vivoのイメージングを行うと、細胞内カルシウム濃度が上がらない条件では、cAMPを増加させるドーパミン受容体DD1R活性化が見られなかった。抑制系の受容体であるDD2RををMBでノックダウンすると逆行条件付けで条件付けが成立した。このことから、[Ca2+]iの変化がDD2Rの活性化 / 不活性化に関与する事が考えられたため、DDRの細胞内ドメインを調べるとCa2+/Calmodulin(CaM)の結合部位が2カ所あること、さらに実際にこの結合部位にCa2+/CaMが結合することを見出した。

在巴甫洛夫发现的经典条件反射中，条件反射是在顺行条件反射中建立的，其中非条件刺激（US）与条件刺激（CS）同时或之后出现。然而，为什么美国先于CS的逆行条件作用不能成立？其机制尚不清楚。主要研究人员发现，电击信息通过谷氨酸从作为记忆中心的蘑菇体（MB）周围的神经胶质细胞传递，并且电击信息通过MB中表达的NMDA受体（NR）输入到MB。发现它是由Mg2+块控制的。在具有 NR Mg2+ 阻断的果蝇突变体（NRMg-/-）中，我们发现不仅在顺行条件作用中而且在逆行条件作用中都实现了条件作用。为了发生联想学习，除了气味和电击的信息外，还需要多巴胺的强化，多巴胺的释放是由于气味和电击而发生的。因此，主要研究者认为，在NRMg-/-中建立逆行调节的关键是电击引起的MB中细胞内钙浓度（[Ca2+]i）的增加与多巴胺受体Ta的激活之间的协调。体内成像显示，在细胞内钙浓度不增加的条件下，没有观察到多巴胺受体 DD1R 的激活，从而增加 cAMP。当抑制性受体 DD2R 被 MB 敲低时，逆行条件作用就建立了。据此，[Ca2+]i的变化被认为与DD2R的激活/失活有关，并且当我们检查DDR的细胞内结构域时，我们发现有两个Ca2+/钙调蛋白（CaM）的结合位点。，我们发现 Ca2+/CaM 实际上与该结合位点结合。