纹状体αCaMKII在运动学习和习惯形成中的作用及机制研究

Striatum plays an important role in motor learning and habit formation, but the mechanism is not yet clear. Alpha calcium/calmodulin-dependent protein kinase II(αCaMKII), which plays an important role in learning memory and synaptic plasticity in the hippocampus, is also abundantly expresses in striatum, but so far, the role and mechanism of αCaMKII in the motor learning and habit formation has not yet been reported. In the present study，using molecular biological，electrophysiological and behavioral techniques, we will investigate the influences of down-regulation of striatal αCaMKII by αCaMKII siRNA on NMDAR-CaMKII complex, Phosphorylated AMPAR, dopamine concentration, cortico-dorsal striatal LTP, motor learning and habit formation. Our aim is to reveal the role of αCaMKII in motor learning and habit formation and the related mechanism.

Alpha钙离子/钙调蛋白依赖性蛋白激酶II（αCaMKII）是一种重要的多功能丝氨酸／苏氨酸蛋白激酶，已有大量研究表明其在海马脑区的学习记忆和突触可塑性中发挥重要作用，在纹状体脑区也有丰富表达。但目前为止，有关αCaMKII在纹状体脑区相关的运动学习和习惯形成中的作用及机制却未见任何报道。本项目主要采用在体RNA干扰技术抑制小鼠纹状体脑区αCaMKII的表达，通过分子生物学、电生理和行为学技术，着重研究下调纹状体αCaMKII的表达对NMDAR-CaMKII复合体、磷酸化的AMPA受体、多巴胺浓度和皮层-背侧纹状体通路LTP、小鼠的运动学习和习惯形成的影响，拟从分子水平、突触和整体不同层次揭示纹状体αCaMKII在运动学习和习惯形成中的作用及机制。

Alpha钙/钙调蛋白依赖性蛋白激酶II（英文全称,αCaMKII）是一种重要的多功能丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶，已有大量研究表明其在海马相关学习记忆和突触可塑性中发挥重要的作用。纹状体作为大脑中一个重要脑区，参与运动技巧性学习，刺激—反应联合性学习等功能的调节, 并且富含αCaMKII。因此,了解αCaMKII在纹状体中的作用及机制对于揭示纹状体相关运动认知障碍性疾病的发病机理, 寻找治疗方法有着十分重要的意义。然而到目前为止，有关αCaMKII 在纹状体脑区相关学习任务中的作用及机制尚未完全阐明。 本研究采用RNA干扰技术特异性抑制小鼠纹状体脑区αCaMKII 的表达，通过分子生物学、离体电生理学和整体行为学技术，从分子、细胞和整体不同层次，系统研究纹状体脑区αCaMKII在纹状体相关行为学中的作用及机制。. 主要结果如下：.1. 纹状体αCaMKII下调损害小鼠纹状体相关的学习能力。.2. 纹状体αCaMKII下调不影响纹背侧状体中央多棘神经元（Medium Spiny Neurons, MSNs）电生理特性和突触前递质释放，但显著降低小鼠背侧纹状体脑区的突触传递及长时程增强。.3. 纹状体αCaMKII下调降低突触后膜谷氨酸受体表达及功能。.4. 纹状体αCaMKII下调能降低纹状体多巴胺浓度。. 以上实验结果表明，下调αCaMKII能显著损害小鼠背侧纹状体相关的学习能力及皮层—背侧纹状体通路的长时程增强，并且此损害性影响是由于αCaMKII的下调降低了AMPA 受体的磷酸化水平、降低了 NMDAR的数量和（或）功能以及减少了多巴胺含量所致。此研究不仅揭示了纹状体相关运动认知的分子神经机制，而且为运动学习障碍性疾病的治疗提供了新思路。