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2014年11月24日
2光子イメージングのリアルタイム解析法によって動物が1個の神経細胞の活動を意志で操作できることを証明

 私たちは、ある行動を行うと報酬がもらえる場合、その行動を繰り返すようになります。また、そうでない場合、その行動をしないようになります。これは脳が報酬に直結する行動を選んで促進しているためですが、行動として出力されない神経細胞活動も、報酬が与えられると促進されたり、逆に与えられないと抑制されたりすることがわかっています。極端な例では、たった一個の神経細胞の活動と報酬を関連付けることによって、まさにその神経細胞の活動を特異的に増大させられることが以前の研究でわかっていました。しかし、そのとき、その一個の神経細胞の周辺の細胞活動がどう変わっているのかについては不明でした。これは、従来用いられていた電気記録法では隣接する細胞をくまなく記録することが非常に困難なためです。

 

 今回、基礎生物学研究所の平理一郎助教、松崎政紀教授、埼玉大学の中井淳一教授、大倉正道准教授、日本医科大学の岡田尚巳教授らの研究グループは、2光子カルシウムイメージングで取得した蛍光画像をリアルタイムに解析する系を構築する事で、マウスの脳の単一の神経細胞活動を報酬と関連付けることにより、マウスが自発的にその単一の神経細胞活動を促進させられることを証明しました。さらに、ターゲットの単一神経細胞の周辺の神経細胞の活動の変化を詳しく解析することによって、報酬と同期する細胞はその活動が促進され、報酬後に活動する細胞はその活動が抑制されること - 報酬タイミング依存的双方向活動調整 (reward-timing dependent bidirectional modulation, RTBM)– を見出しました。この成果は、Nature Communications 誌11月24日号に掲載されました。

 

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