摘出脳イメージングによる連合学習の分子生理学的研究

使用孤立脑成像进行联想学习的分子生理学研究

基本信息

批准号：
12J06931
负责人：
佐藤翔馬
金额：
$ 1.73万
依托单位：
Tokyo Metropolitan University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2012
资助国家：
日本
起止时间：
2012-04-01 至 2015-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-12J06931/
关键词：
ショウジョウバエカルシウムイメージングキノコ体シナプス可塑性 LTD cAMP 神経科学 TRPチャネル長期抑圧キイロショウジョウバエ長期記憶神経可塑性摘出脳イメージング painless インスリン分泌細胞

项目摘要

本研究はショウジョウバエ脳における神経可塑性の解明を目的として、摘出脳を用いたカルシウムイメージング実験を行っている。前年度までの研究により、嗅覚系の一次中枢である触覚葉に対する連続した電気刺激が触覚葉-キノコ体間シナプスにおける長期抑圧(Long-term depression; LTD)様のシナプス可塑性現象を引き起こすことを見出した。本年度はLTD様シナプス可塑性の形成機構について特にcAMPシグナル経路に注目して実験を行った。アデニル酸シクラーゼをコードするrutの突然変異体はLTD様シナプス可塑性を示さなかった。プレシナプス（触覚葉）とポストシナプス（キノコ体）のどちらのrut発現がLTD様シナプス可塑性に必要かを調べるため、突然変異体における組織特異的なrutの遺伝子回復実験を行った。その結果、キノコ体において特異的にrutを強制発現させたハエではLTD様シナプス可塑性が観察されたが、触覚葉特異的に強制発現させたハエでは観察されなかった。よって、キノコ体におけるRut依存的なcAMPシグナル経路がLTD様シナプス可塑性に必要であることが明らかとなった。RutはクラスIアデニル酸シクラーゼのため、連続刺激による細胞内カルシウム濃度の上昇がcAMP生産を誘導し、結果LTD様シナプス可塑性が引き起こされると考えた。このことを検証するため連続刺激時のみにアデニル酸シクラーゼの活性化剤であるフォルスコリンを添加して測定を行ったところ、コントロールに比べ顕著なLTD様シナプス可塑性が引き起こされた。よって触覚葉への連続刺激はキノコ体細胞内のcAMP濃度を上昇させることで下流の経路を活性化し、その結果LTD様シナプス可塑性を誘導することが示唆された。

这项研究使用孤立的大脑进行了钙成像实验，目的是阐明果蝇脑中的神经可塑性。直到上一年的研究发现，嗅觉系统的主要中心触觉叶会导致触觉抑郁症（LTD）样突触形状在触觉叶式突触中引起长期抑郁症。今年，我们对LTD样突触可塑性的形成机理进行了实验，尤其是集中在CAMP信号通路上。编码腺苷酸环化酶的车辙突变体没有LTD样突触可塑性。为了研究LTD样突触可塑性所需的果肉（触觉叶）或突触后（蘑菇体）是否需要果肉表达，进行了突变体中组织特异性的RUT基因恢复实验。结果，在蘑菇体中专门表达车辙的苍蝇中观察到了LTD样突触可塑性，但没有在苍蝇中专门表达触觉叶子。因此，已经揭示了蘑菇体中有LTD样突触可塑性所需的依赖RUT依赖性的cAMP信号通路。由于车辙是I类腺苷酸环化酶，我们认为由于连续刺激引起的细胞内钙浓度增加会诱导cAMP产生，从而导致LTD样突触可塑性。为了验证这一点，仅在连续刺激期间添加腺苷酸环化酶的激活剂Forskolin，并进行测量，从而导致与对照组相比显着的LTD样突触可塑性。因此，有人提出，连续刺激触觉叶子通过增加蘑菇体细胞中的cAMP浓度来激活下游途径，从而导致LTD样突触可塑性。