| Project/Area Number |
19K06882
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 46010:Neuroscience-general-related
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| Research Institution | University of Yamanashi |
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Principal Investigator |
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2021)
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| Budget Amount *help |
¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
Fiscal Year 2020: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000)
Fiscal Year 2019: ¥2,470,000 (Direct Cost: ¥1,900,000、Indirect Cost: ¥570,000)
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| Keywords | 意思決定 / 歩行誘発野 / 神経回路 / 電気生理学 / 光遺伝学 / 行動タイミング / 高次運動皮質 / 遅延報酬課題 |
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| Outline of Research at the Start |
より多くの報酬・富を得るために、適切な行動を適切なタイミングで遂行することは、脳の重要な機能である。過去の研究から、互いに神経連絡を持つ複数の脳領域が行動選択時の意思決定に関与することが示唆されてきたが、これらの脳領域の神経活動がどのように統合され、最終的に行動出力を制御するのか、そのメカニズムは明らかになっていない。本研究では、遅延報酬を待ち続けるか待つのを諦めるかの選択を迫る行動課題を用い、課題遂行中の動物からの神経活動記録・操作により、上記の問題に迫る。ここで研究するような行動選択は、衝動性障害などの精神疾患とも関連があり、このような精神疾患の病態生理を理解することにもつながると考える。
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| Outline of Final Research Achievements |
We aimed at understanding how decision-related activities regulate motor-outputs in decisions regarding whether to keep waiting for delayed rewards or give up waiting.
We first established a behavioral task in which a head-restrained mouse must decide whether to keep waiting for delayed rewards by staying still on a treadmill, or give up waiting by initiating locomotion. Next, we identified a brain region involved in a motor output used in this task, namely, forward locomotion. Optogenetic stimulation of a specific region in the midbrain reliably evoked locomotion, and neural recordings revealed this region contained many locomotion-activated neurons. Finally, we found neurons in several decision-related areas send outputs to this identified locomotor region.
In summary, we identified candidate decision-to-action circuits that involve in decision regarding whether to stay still for delayed rewards or give up waiting by initiating locomotion.
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| Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements |
動物にとって歩行・走行運動を使って空間を動き回ることは、個体の生存や子孫の繁栄に極めて重要であり、様々なシチュエーションで歩行運動が関わる行動選択を適切に行っていくことは脳の最も重要な機能の一つである。本研究ではこの行動選択に関わる神経回路基盤を同定した。このことは、今後さらに行動選択時の情報処理メカニズムの詳細を明らかにするための礎となると考える。
また、歩行運動はパーキンソン病をはじめとした様々な神経疾患で影響を受ける運動である。歩行運動に関わる神経回路とそこへ神経連絡を持つ脳領域を明らかにした本研究は、これらの神経疾患の新たな治療法の開発に大いに役立つと考える。
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