「臨界期を有する学習神経回路の遷移メカニズムの解明」

刷り込み（刻印付け）は、孵化直後の鳥類ヒナが親鳥を記憶する早期学習の典型例であり、孵化後数日間の臨界期を有する学習です。私たちは、ニワトリヒナが刷り込み学習を開始すると、甲状腺ホルモン(T₃)が大脳内へ急速に流入し、それが引きがねとなって臨界期が開き、刷り込み学習が成立することを発見しました。またT₃を外部から脳に与えると閉じた臨界期が再び開き、刷り込みのみならず他の強化学習の習得効率も顕著に向上することから、この性質をメモリープライミングと命名しました。本研究では、脳内を遷移してきた初期の学習情報をさらに処理、保持し、想起するための脳領域として同定したIHMA (intermediate hyperpallium apicale)の機能解析を中心に、学習情報の脳内遷移の分子機構を解明します。

そのために、ウイルスベクターを利用した神経回路の同定、IMM-IMHA間の神経回路の経路選択的機能遮断法による破壊により、刷り込み学習の保持、遷移、想起におけるIMHA神経回路の必要性と役割を示していきます。また、刷り込み神経回路の遷移に関わる神経伝達物質と受容体の解析、細胞内情報伝達物質を明らかにしていきます。さらに２光子励起レーザ走査型顕微鏡を用いたin vivoイメージングによって、神経細胞の微細構造（棘突起、樹状突起）の変化を解析し、刷り込み学習における脳機能のシフト機構の形態的な基盤を解明していきます。

本研究では、学習の習得（記憶の成立）を定量的かつ個体レベルで解析できる利点を生かし、神経回路と記憶の遷移メカニズムを生化学的・分子生物学的・形態学的手法を用いて解析します。これらの研究計画を実行することで、『学習能力を賦与する神経回路の機能シフト機構』を解明します。

 

 
最近の主要論文
1. Yamaguchi S, Aoki N, Kitajima T, Iikubo E, Katagiri S, Matsushima T, Homma K J (2012) Thyroid hormone determines the start of the sensitive period of imprinting and primes later learning. Nat Commun 3:1081.doi:10.1038/ncomms2088.
2. Kurokawa T, Takasuga, S, Sakata, S, Yamaguchi S, Horie S, Homma K J, Sasaki T, Okamura Y (2012) 3’ phosphatase activity toward PI(3,4)P2 by voltage-sensing hosphatase,VSP. Proc Natl Acad Sci USA 109: 10089-10094.
3. Yamaguchi S, Kurokawa T, Taira I, Aoki N, Sakata S, Okamura Y, Homma, K J (2014) Potential role of voltage-sensing phosphatases in regulation of cell structure through the production of PI(3,4)P₂. J Cell Physiol 229: 422-433.

投稿日:2015年12月20日