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Optogenetic modulation of neural synchronization in the mouse prefrontal cortex by using in utero electroporation
子宮内電気穿孔法を用いた光遺伝学によるマウス前頭前皮質の神経活動同期の制御
Hazra Debabrata1，吉永 怜史1，吉田 慶多朗2，田中 謙二2，出口 貴美子1，久保 健一郎1，仲嶋 一範1
1Keio University, School of Medicine, Department of Anatomy, Tokyo, Japan
2Keio University, School of Medicine, Department of Neuropsychiatry, Tokyo, Japan
Neural synchronization has been suggested to play crucial roles in cognitive tasks. High frequency oscillations typically appear in association with cognitive processes and are thought to reflect temporal coordination of neuronal responses. However, recent research has indicated that low frequency oscillations are induced in the medial prefrontal cortex (mPFC) of the mice in coordination with cognitive processes. Also, previous studies in our laboratory have pointed out that the local field potential (LFP) powers in low frequency bands were reduced in the mPFC of the mice with impaired working memory.
In this study, we examined whether stimulating the mPFC neurons with a low frequency oscillation instead of randomized stimulus in intact mice would improve spatial working memory. By using the in utero electroporation technique, we transfected Channelrhodopsin 2 (C128S mutant), which is very sensitive to the light stimulation, into the layer 2/3 neurons of the mPFC. To stimulate neurons with a low frequency (4 Hz) oscillation, a pair of light stimulus was delivered with the intervals of 250 msec. The behavioral tests with or without the light stimulation were performed and the effect of the 4 Hz optogenetic stimulation was evaluated. We assessed working memory by the Y-maze test and motor activity and anxiety by the open field test. We also evaluated changes of LFPs and immunostained c-Fos to see the excitation of neurons by optogenetic stimulation.
Further electrophysiological analysis and immunostaining, use of other mutants of Channelrhodopsin 2 are in progress to investigate the effect of light stimulation onto the neural activities and working memory. | | WD3-2
Role of the upstream molecules of ERK in fear extinction in female mice
雌の恐怖消去に対するERK上流因子の役割
Matsuda Shingo（松田 真悟）1，遠山 卓1，古屋 祐理1，水野 郁美1，吉田 淑恵1，松澤 大輔2，富澤 はるな2，一戸 紀孝3，清水 栄司2，水谷 顕洋1
1Dept. Pharmacotherapeutics, Showa Pharmacoceutical Univ.
2Dept. Cognitive Behavioral Physiology, Graduate School of Medicine, Chiba Univ.
3Dept. Ultrastructural Research, National Institute of Neuroscience, National Center of Neurology and Psychiatry
心的外傷後ストレス障害などの恐怖記憶と関連のある精神疾患では有病率に性差があり、女性の方が高いことが知られているが、その生物学的背景は未解明である。これまで恐怖関連疾患の患者では恐怖記憶の消去が適切に働いていないことが示唆されている。近年、げっし類を対象とした恐怖記憶研究によって、雌は雄よりも恐怖消去に抵抗性を示し、また、消去の安定性も低いことが明らかとなってきた。さらに、我々は雄マウスに比べて雌マウスは恐怖消去過程において恐怖消去関連分子であるExtracellular signal-regulated kinase（ERK）の海馬内活性化レベルが高まりにくいことを報告している。本研究はERK上流因子による雌の恐怖消去調節機構を明らかにすることを目的とし、2つの手法を用いて研究を行なった。1つ目は、行動薬理学的手法であり、恐怖消去前にERKの上流受容体を標的とした薬物を投与し、その効果を調べた：チロシンキナーゼ型受容体（TrkB-R）作動薬（7,8-dihydroxyflavone：7,8-DHF、5もしくは25 mg/kg）、カンナビノイド受容体（CB-R）作動薬（WIN55,212-2：WIN、0.25もしくは0.75 mg/kg）、内在性カンナビノイドの代謝酵素阻害剤（URB597：URB、0.3、1もしくは3 mg/kg）。その結果、7,8-DHFは恐怖記憶の形成および消去に影響を与えなかった。これに対し、WIN（0.75 mg/kg）とURB（3 mg/kg）は恐怖記憶を強め、加えて、WIN（0.75 mg/kg）は恐怖消去に対する抵抗性も増強させた。2つ目の手法は、生物情報学的手法である。恐怖消去後の雌雄の海馬から発現量に性差のある遺伝子をDNAマイクロアレイおよびGene springを用いて選定し、その遺伝子情報とIngenuity pathway analysisを用いることで、雌は免疫関連遺伝子の発現量が高いことが分かった。さらに、免疫抑制剤の一つでグルココルチコイド受容体（GR）の作動薬であるデキサメタゾン（10mg/kg）を投与することで雌の恐怖消去が安定化した。以上より、雌マウスにおいてCBシステムが恐怖記憶の形成および恐怖消去抵抗性に、免疫系もしくはGRが恐怖消去の安定性に関与することが示唆された。 |
