神経科学：運動学習中に進む皮質–線条体軸索ボタンのリモデリング

運動技能の学習は、樹状突起スパインと運動皮質ニューロンから線条体への出力において長期的なシナプス可塑性を誘発する。しかし、成熟脳における皮質–線条体軸索の活動と学習中に起こる構造的可塑性については、ほとんど分かっていない。今回我々は、覚醒マウスの背外側線条体で、経時的なin vivo二光子画像化を用い、数千個の皮質–線条体軸索ボタンを追跡した。その結果、新規の技能学習が、これらのボタンを動的に調節していることが見いだされた。皮質–線条体の運動軸索ボタンは、報酬を伴う動き（RM）と伴わない動き（UM）に対して選択性を示した。特に、同一軸索分枝上のボタンであっても、行動中にさまざまな反応を見せたことは重要である。運動学習はRMボタンの割合を有意に増加させ、ボタン活動の不均一性を低下させた。また、運動学習はボタンに顕著な構造的な活力を誘発した。我々は、構造と機能の画像化の併用により、新たに作られた軸索ボタンはRMへの選択性を示す傾向があり、運動学習中に安定化を受ける一方、UMボタンは選択的に除去されることを観察した。これらの知見は、皮質–線条体軸索の新しい形態の可塑性を明らかにしており、運動学習がボタンの動的な再編成を駆動して運動技能の獲得と実行を支援することを示している。

目次へ戻る