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

阐明小脑神经回路介导的恐惧反应学习机制

• 批准号: 22KJ1601
• 负责人: 小山 航
• 金额: $ 2.18万
• 依托单位: Nagoya University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2023
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2023-03-08 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22KJ1601/
• 关键词: 小脳; 能動的回避学習; ゼブラフィッシュ; カルシウムイメージング; 光遺伝学

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。

本研究旨在阐明小脑在神经回路水平的恐惧反应学习中的作用。我之前已经证明，在患有小脑特异性功能障碍的成年斑马鱼中，主动回避学习变得很难建立。今年，即第一年，我们在头部固定条件下对成年斑马鱼进行了主动回避学习实验，并在实验过程中对小脑浦肯野细胞树突进行了钙（Ca）成像。结果，我们发现一组对惩罚刺激（电击）条件下的光刺激做出反应的树突和一组在避免条件刺激时做出反应的树突以学习依赖性方式出现。塔。此外，在无法避免惩罚刺激的试验中，证实了浦肯野细胞的活性水平在即将受到惩罚刺激之前以经验依赖性方式下降。我们目前正在验证这些现象的再现性。我们还在光遗传学工具的开发方面取得了进展，目标是通过光遗传学来操纵这些依赖于学习的反应。到目前为止，我们已经证明GPCR型视紫红质SpiderRh1和阳离子通道型视紫红质GtCCR4在斑马鱼神经元中功能性表达。今年，我们发现源自腋藻的视紫红质通道蛋白KnChR在斑马鱼神经元中发挥功能，并建立了KnChR在小脑神经元中特异性表达的转基因斑马鱼系。

项目成果

ゼブラフィッシュを用いた恐怖応答学習における小脳神経回路の役割の解明

使用斑马鱼阐明小脑神经回路在恐惧反应学习中的作用

• 发表时间: 2022
• 作者: 小山 航;細見 椋;松田 光司;川上 浩一;清水 貴史;日比 正彦
• 通讯作者: 日比 正彦

Optogenetic control of intracellular second messengers in neurons and heart muscle cells

神经元和心肌细胞细胞内第二信使的光遗传学控制

• 发表时间: 2022
• 作者: Wataru Koyama; Hanako Hagio; Aysenur Deniz Cayirtepe; Shiori Hosaka; Janchiv Narantsatsral; Koji Matsuda; Takashi Shimizu; Mitsumasa Koyanagi; Shoko Hososhima; Satoshi P. Tsunoda; Akihisa Terakita; Hideki K;ori;Masahiko Hibi
• 通讯作者: Masahiko Hibi

Novel optogenetics tools work efficiently in neurons and myocardium in zebrafish

新型光遗传学工具在斑马鱼的神经元和心肌中有效发挥作用

• 发表时间: 2022
• 作者: Wataru Koyama; Hanako Hagio; Shiori Hosaka; Aysenur Deniz Cayirtepe; Janchiv Narantsatsral; Koji Matsuda; Takashi Shimizu; Mitsumasa Koyanagi; Shoko Hososhima; Satoshi P. Tsunoda; Akihisa Terakita; Hideki K;ori;Masahiko Hibi
• 通讯作者: Masahiko Hibi