東大，光によるグルタミン酸刺激と光遺伝学を用いてドーパミンの脳内報酬作用機構を解明

東京大学の研究グループは，快楽中枢である側坐核の神経細胞において，グルタミン酸とドーパミン刺激を独立に制御し，シナプスの結合強度の変化に対するドーパミンの作用をマウスにおいて解明した（ニュースリリース）。

「パブロフの犬」の実験などにより100年以上前から知られている「条件付け」は，行動選択の基本機構として医学的・心理学的にも広く研究・利用されている。最近では，神経伝達物質であるドーパミンがヒトや動物の報酬学習に関与すると言われている。しかしながら，ドーパミンがどのような機構により報酬信号として働くかは不明であった。

一般に，学習が成立する際にはグルタミン酸を興奮性伝達物質とする神経細胞のシナプスの結合強度が変わる（シナプス可塑性）。マウスの快楽中枢である側坐核において，グルタミン酸とドーパミンをそれぞれ独立に放出させ，シナプス可塑性に対するドーパミンの作用を調べた。

研究グループでこれまでに開発した光によるグルタミン酸刺激（2光子アンケイジング法）と，光遺伝学によるドーパミン神経刺激とを組み合わせることで，グルタミン酸とドーパミンを独立して制御できるような実験系をマウスにおいて構築し，ドーパミン作用の時間枠の解明に挑戦した。

すると，シナプスがグルタミン酸で活性化され，その直後の狭い時間枠でドーパミンが作用した時のみスパインの頭部増大が起き，シナプス結合を強化することが明らかになった。また，この時間枠は行動実験において条件付けが成立するために，行動後に報酬を与えなければならない時間枠とほぼ一致した。

今回の研究により，行動の「条件付け」が起きる分子細胞機構が世界で初めて明らかとなった。側坐核は，依存症，強迫性障害などと密接に関係するため，研究グループは今回の成果は，精神疾患の理解・治療に新しい展望をもたらすと期待している。