現在、世界中での精力的な研究のおかげで神経細胞間コネクトミス全容が明らかになりつつある。しかしながら、シナプス伝達は経験・状態依存的な可塑性を持つことから、今後の高次脳機能解明には、シナプス可塑性と脳機能の因果関係解明が必須である。高次脳機能の1つである情動研究において、痛み・恐怖や報酬などを無条件刺激として用いた連合学習の制御機構が精力的に進められてきた一方で、シナプス可塑性を介した無条件刺激の持つ情動価の変容機構やその生理的意義については未だよくわかっていない。我々は、これまで生得的に固定と捉えられていた無条件刺激の情動価が状態依存的に変容することを見出した。さらに、これまでに細胞内シグナル伝達系と神経活動を全て光で操作してシナプス可塑性を誘導する技術の確立や (Nagase et al., Cell Rep Methods, 2024)、世界初の光駆動型ホスホリパーゼCβ (opto-PLCβ) の開発、およびopto-PLCβを用いたシナプス長期増強の誘導や恐怖記憶形成の強化に成功してきた (Kim et al., Cell Chem Biol, 2024)。そこで本研究では、代表・分担者らの専門を融合し、新たにシナプス可塑性の人工的操作技術を開発し経路特異的操作を行うことで、情動価の変容メカニズムを解明し、共感性ダイナミクスの理解にまで発展させることを目的とする。今年度は、チーム内で連携しつつ新規ツールの開発と検証をおこない、シナプス可塑性の操作に関する条件のスクリーニングを実施した。新規ツールの応用に向けたマウス開発技術の検討も進め、マウス作出効率の改善に一部成功した。さらに、マウスを用いたシナプス可塑性解析や行動解析の結果を数理モデル化することで、生理データの背後に存在する高次脳機能のメカニズムの理解に繋げてゆく。今年度は既存の情動学習数理モデルを扁桃体などの脳領域へ拡張し、複数の脳領域が関わる基礎的な情動学習モデルを構築した。今後は、ツール開発や可塑性条件の検討を進め、情動価の変容メカニズムを解明し共感性ダイナミクスの理解にまでつなげることを目指す。