環境に応答した行動変容を司る遺伝子・細胞機能ダイナミクス
研究代表者
小林 和人
教授 福島県立医科大学 医学部
HPリンク
https://www.fmu.ac.jp/home/molgenet/
https://researchmap.jp/kazutokobayashi
研究分担者
松下 夏樹
准教授 愛知医科大学 医学部
HPリンク
https://www.aichi-med-u.ac.jp/su10/su1007/index.html
https://researchmap.jp/Natsuki_Matsushita
刺激を弁別する学習の獲得過程で線条体亜領域に起こる神経活動の遷移に着目し、時間空間特異的に発現する遺伝子を探索し、その機能およびそれらを発現する細胞種の機能、そして神経回路の動態を明らかにします。
動物はさまざまな環境変化に応答して自らの行動を変容させます。この行動変容の過程で、脳内神経回路は機能的な再編を起こし、それに付随して各脳領域では遺伝子発現の変化が誘導されます。我々の研究班は、聴覚刺激を識別して行動を選択する学習課題を獲得する際に、学習初期には前方の背外側線条体（aDLS）領域が、その後期には後方の腹側線条体（pVLS）領域の活動が亢進し、学習の進行に伴って機能回路が遷移することを見出しました。本計画研究では、郷班と連携し、聴覚弁別学習の過程で時期・領域特異的に発現する遺伝子を神経活動に基づくRNA-seq解析（神経活動seq）によりプロファイル化し、特徴的な発現変動を示す遺伝子を同定することに取り組みます。下郡班・藤山班との連携により、それらの遺伝子の線条体内発現パターンや発現細胞種の構造的特性を解析するとともに、ウイルスベクターを用いたRNA干渉およびゲノム編集によるノックダウン技術を利用して遺伝子機能の解析を進めます。さらに、礒村班・佐々木班と連携し、単一細胞レベルで学習の進行に伴う細胞特性（個性）の変化を解析し、遺伝子機能のノックダウンによる影響を検証します。また、aDLSからpVLSへの神経連絡に着目し、学習の進行に重要な役割を果たす経路をウイルスベクターによる機能操作技術を用いて細胞レベルで解析する。特に、神経活動seq法により単離した遺伝子の発現制御領域を用いて、線条体細胞のサブポピュレーションに選択的な機能操作を施し、神経回路動態や学習行動への影響を調べていきます。このように、適応回路センサスの理解に向けて、遺伝子機能から細胞機能、そして回路の動態を明らかにし、環境に応答して神経ネットワークを遷移させ、行動を獲得する神経基盤の解明に挑みます。
【研究紹介図】
主要な関連論文
- Fukabori R et al. (2020) Enhanced retrieval of taste associative memory by chemogenetic activation of locus coeruleus norepinephrine neurons. J Neurosci 40: 8367-8385.
- Kato S et al. (2020) Pseudotyped lentiviral vectors for tract-targeting and application for the functional control of selective neural circuits (review). J. Neuosci. Methods 344: 108854.
- Kato S et al. (2018) Action selection and flexible switching controlled by the intralaminar thalamic neurons. Cell Rep 22: 2370-2382.
