神経科学：運動野で記憶痕跡形成を担うシナプスの標識とその光学的消去

樹状突起はシナプス可塑性の主担部位であり、記憶の構造基盤であると考えられている。しかし、これまで皮質の特定のスパイン集団を体系的に操作する手法がなかったため、スパインと記憶との関係については、相関性があるとしかいえなかった。今回、新たな光感受性シナプスプローブAS-PaRac1（活動したシナプスを標識する光活性化Rac1）を開発した。このプローブを用いると、直前に長期増強を受けたスパインを特異的に標識でき、かつ、そのAS-PaRac1を含むスパインを選択的に収縮させることができる。AS-PaRac1のin vivo画像化を行うことで、運動学習課題によって一部の少数ニューロン群で大幅なシナプスのリモデリングが起こることが示された。次いで長期増強したスパインを光学的に収縮させると、獲得した運動学習に障害が生じた。しかし、同じ皮質領域内で異なる運動課題によって強化されたスパインを同様に収縮させた場合には、障害は生じなかった。これらを総合すると、運動課題学習の新たな獲得は、神経回路が課題特異的に作られることによってなされると実証された。

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