果蠅大腦固化型記憶之神經與分子機制

記憶的資訊如何在大腦内被整合並儲存是神經科學領域重要問題之一。在此研究計畫，我們利用果蠅 為模式生物，試圖了解大腦内參與記憶形成的基因以及神經網路。生物體記憶形成可以被區分成三個 階段：記憶的獲得、記憶的固化、記憶的取出。果蠅大腦内的嗅覺學習與記憶中樞蕈狀體結構由ap、 a'p'及丫神經元所構成。果蠅的嗅覺記憶資訊的獲得，首先發生於蕈狀體丫神經元，之後會轉換為 昏迷敏感型的不穩定記憶以及可抵抗昏迷的固化型記憶存在於大腦内。然而在大腦内固化型記憶形成 的分子機制以及神經網路的研究仍然不多。在此，我們首先發現一種缝隙連接的蛋白質INX5存在於 大腦蕈狀體神經細胞内並且專一的負責調控果蠅的固化型記憶。除此之外，為了進一步了解大腦蕈狀 體内儲存固化型記憶的神經網路，我們利用了一系列表現不同區域蕈狀體神經細胞的GAL4果蠅來表 達UAS-shf，進而達到於特定時間點抑制蕈狀體細胞的神經活性的效果。我們發現，蕈狀體ap及a'p' 神經元活性在固化型記憶的取出階段都被需要。另外，我們進一步發現蕈狀體a'p m神經活性只在記 憶取出階段被需要，然而蕈狀體a'p#神經活性只在記憶固化階段被需要。最後，我們也找到兩種神 經細胞MB-M4及MB-M10負責將蕈狀體内的固化型記憶資訊送出蕈狀體外。我們未來將進一步找出： (1) INX5蛋白質主要在哪一種蕈狀體細胞内負責固化型記憶的形成。（2)只在果蠅成蟲時期抑制蕈狀體 神經元的INX5蛋白質表現並觀察固化型記憶是否有缺陷。⑶了解INX5蛋白組成的缝隙連接是存在於 蕈狀體内部神經元彼此之間還是蕈狀體與其外源神經細胞。⑷了解固化型記憶儲存過程中於蕈狀體ap 及a'p'神經元内的分子機制上的差異。（5)於固化型記憶形成過程中利用鈣離子偵測基因，GCMP 來觀察蕈狀體神經元活性變化。(6)抑制或表現基因於蕈狀體細胞，利用GCaMP6觀察蕈狀體的神 經元活性變化是否受到改變。（7)尋找MB-M4及MB-M10神經細胞分別利用何種神經傳導物質調控固 化型記憶的輸出。（8)利用GCaMP6觀察MB-M4及MB-M10神經元於記憶輸出時的神經活性變化。（9) 尋找其他參與固化型記憶形成之蕈狀體外元神經細胞。透過系統性的分析我們目前的研究工作，將可 以讓我們更清楚地了解大腦内固化型記憶相關的分子機制與神經網路。

系統編號:PA10408-0734
原計畫編號:MOST104-2311-B182-002