筑波大学生命与环境科学研究科的 Katsuo Tokunaga 教授和日本学术振兴会 (DC1) 的研究生和研究员本田隆俊 (Takatoshi Honda) 创造了转基因果蝇,并直接连接了神经光和热的回路。通过激活,我们成功地在活人的大脑中人为地形成了奖励记忆。我们阐明了大脑中通过关联不同信息进行学习的神经回路机制。
在被称为巴甫洛夫的狗的“联想学习”中,动物将引起学习行为的外部刺激(条件刺激)与引起先天反应的刺激(无条件刺激)联系起来,条件是基于它们的记忆。预测存在来自刺激的无条件刺激。尽管这种经典条件反射在动物界已被广泛报道,但迄今为止尚未实现对编织联想学习行为的神经回路的全面了解。
因此,在这项研究中,通过结合称为光遗传学和热遗传学的尖端技术,传递气味的神经回路是光,传递奖励的神经回路是热,创造出一种可以被操纵的转基因果蝇。使用幼虫作为模型,我们试图确定支持联想学习行为的神经回路。
作为演示的结果,发现当给转基因幼虫提供光和热等物理刺激以同时激活神经回路时,会人为地形成联想记忆。这是实验表明迄今为止理论上提出的联想记忆的神经回路实际上在活人的大脑中起作用的结果。
在这项研究中,我们成功地确定了支持联想学习的最小功能神经回路单元,以及控制从昆虫到人类等生物体保守的高阶行为“学习和记忆”的神经。可以在单个神经细胞水平上接近电路的新技术。
此外,由于这种实验方法直接激活神经回路,因此调节所需的时间大大减少,传统的行为实验系统得到了极大的改进。认为这种方法可以应用于推测导致学习和记忆功能受损的风险基因等的行为分析以及有效的药物筛选。