Dopamine dynamics in striatal striosome/matrix compartments during associative learning
| Project/Area Number |
22K15217
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
Basic Section 46030:Function of nervous system-related
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
吉澤 知彦 北海道大学, 歯学研究院, 助教 (70825744)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2022)
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| Budget Amount *help |
¥4,550,000 (Direct Cost: ¥3,500,000、Indirect Cost: ¥1,050,000)
Fiscal Year 2024: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
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| Keywords | ストリオソーム / マトリックス / ドーパミン / 線条体 / 連合学習 / ファイバーフォトメトリー / dLight1 / ストリオソーム/マトリックス / 報酬予測 |
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| Outline of Research at the Start |
大脳基底核の主要な入力部位である線条体は「ストリオソーム」と「マトリックス」という 2つのコンパートメントから構成されている。ストリオソームとマトリックスの神経細胞は共に将来得られる報酬の予測に関与する一方で、報酬予測の時間的活動パターンに大きな違いがある。本研究ではストリオソームとマトリックスで、異なる時間的活動パターンが生じるメカニズムを解明する。具体的には、報酬予測の教師信号である神経伝達物質ドーパミンの分泌をコンパートメント選択的に計測し、連合学習時のストリオソーム/マトリックスにおけるドーパミンダイナミクスの相違を明らかにする。
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| Outline of Annual Research Achievements |
大脳基底核の主要な入力部位である線条体は「ストリオソーム」と「マトリックス」という2つのコンパートメントから構成されている。申請者はこれまで、ストリオソームとマトリックスの神経細胞は共に将来得られる報酬の予測に関与する一方で、報酬予測の時間的活動パターンに大きな違いがあることを報告してきた。本研究ではストリオソームとマトリックスで、異なる時間的活動パターンが生じるメカニズムを解明する。具体的には報酬予測の教師信号である神経伝達物質ドーパミンの分泌をコンパートメント選択的に計測し、ストリオソーム/マトリックスにおけるドーパミンダイナミクスの相違を明らかにする。
2022年度は、ストリオソーム神経細胞選択的に遺伝子組換え酵素Creが発現する遺伝子改変マウス（Striosome-Creマウス）を米国から輸入後、繁殖を開始して安定的な供給体制を整えた。繁殖させた遺伝子改変マウスの線条体にアデノ随伴ウイルスを使ってCre依存的にドーパミンセンサーdLight1を導入できることを組織学的に確認した。dLight1を発現させた線条体に光ファイバーを留置してドーパミンのファイバーフォトメトリーを試みた。マウスに音と報酬を連合させる古典的条件づけ課題を学習させたところ、ストリオソームでは報酬獲得時に一過性のドーパミン分泌が生じることがわかった。対照群として野生型マウスの線条体にdLight1を発現させてコンパートメント非選択的なドーパミンファイバーフォトメトリーを行ったところ、ストリオソーム選択的に記録した場合と同様に報酬獲得時の一過性のドーパミン分泌が観察された。今後ストリオソームのみに特徴的なドーパミン分泌動態がみられる課題条件を探索していく。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
当初予定していた通り、2022年度にはStriosome-Creマウスの繁殖を軌道に乗せ安定的にマウスを供給できる体制を整えた。さらに、ストリオソーム選択的なドーパミンファイバーフォトメトリーにも成功した。加えて対照群としてコンパートメント非選択的に記録した線条体のドーパミン分泌の計測データから次の報酬の有無を確実に予測できる状況下では、報酬を獲得した際に背内側線条体においてドーパミン分泌の抑制が生じることを発見しプレプリントとしてbioRxivに成果を公開した(Yoshizawa et al., bioRxiv, 2023)。以上のことから、おおむね順調に進展していると判断した。
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| Strategy for Future Research Activity |
ストリオソーム選択的なドーパミンファイバーフォトメトリーを継続して実施し、ストリオソームに特徴的なドーパミン分泌動態がみられる行動課題の条件を探索していく。また、マトリックス選択的なドーパミン計測に向けて、マトリックス神経細胞選択的に遺伝子組換え酵素Creが発現する遺伝子改変マウスの導入を進める。
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Report
(1 results)
Research Products
(5 results)
