Neural mehcanisms underlying behavioral regulation based on physiological needs: model animal study

• Project/Area Number: 23K21393
• Project/Area Number (Other): 21H02797 (2021-2023)
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Multi-year Fund (2024); Single-year Grants (2021-2023)
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 51010:Basic brain sciences-related
• Research Institution: University of Tsukuba
• Principal Investigator: 山田 洋 筑波大学, 医学医療系, 准教授 (70453115)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 小金澤 禎史 筑波大学, 医学医療系, 助教 (80431691) ; 入江 駿 獨協医科大学, 医学部, 助教 (60918887)
• Project Period (FY): 2021-04-01 – 2025-03-31
• Project Status: Declined (Fiscal Year 2024)
• Budget Amount: ¥17,160,000 (Direct Cost: ¥13,200,000、Indirect Cost: ¥3,960,000); Fiscal Year 2024: ¥3,380,000 (Direct Cost: ¥2,600,000、Indirect Cost: ¥780,000); Fiscal Year 2023: ¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000); Fiscal Year 2022: ¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000); Fiscal Year 2021: ¥5,460,000 (Direct Cost: ¥4,200,000、Indirect Cost: ¥1,260,000)
• Keywords: サル / 報酬 / 欲求 / 価値 / 神経回路 / 意欲 / 計算 / 行動調節 / 脳 / コスト / 空腹 / 喉の乾き / 計算論

Outline of Research at the Start

判断と意志決定は人間の社会生活の根幹であり、その異常は、肥満、薬物依存症、うつ病などの障害として現れる。先行研究により、ヒトの前頭葉内側部の異常がうつ病と関わることが知られている。更に、マカクザルのこの脳部位を磁気刺激すると、うつ様行動が発現する可能性が指摘されている。これらの点から、マカクザルの前頭葉内側ネットワークの活動を測定、操作することで、うつ病の機序の解明につながる可能性が期待できる。以上のように、霊長類の前頭葉内側ネットワークの機能を理解することは科学的・医学的に意義が大きく、申請者の創造的で独創性が高い研究により、新規の発見が期待される。

Outline of Annual Research Achievements

判断と意志決定は人間の社会生活の根幹であり、その異常は、肥満、薬物依存症、うつ病などの障害として現れる。先行研究により、ヒトの前頭葉内側部の異常がうつ病と関わることが知られている。更に、マカクザルのこの脳部位を磁気刺激すると、うつ様行動が発現する可能性が指摘されており、そのメカニズムを理解するための研究を進めてきた。本研究課題では、特に、うつ病の患者に診られる欲求の異常（食欲・睡眠等）の基盤を理解するための研究として、喉の渇きや空腹などの欲求が行動を変容させる仕組みを調べた。
本年度は４年計画の計画３年目として、これまでの成果を論文として報告するとともに(Tymula et al., 2023 Sci Adv.)、昨年度に行った実験の予備的検討を受け研究が早期に進んだ。具体的な内容は次の通りである。
１) サルとヒトの価値観を行動学として比較する研究を報告した（上記論文）
２) ４年計画の３年目で当初の目的を達成したため、本研究を発展させた新規計画の立案と基盤研究（B)への終了年度前年度申請を行った。
このように、計画２年目に十分な予備的検討を得ること、また、３年目の本年度に十分な成果を得たため、新規課題の計画を立案するに至った。新しい実験技術の導入と合わせて新たな計画を進める事により、新規性の高い独創的な研究成果が得られると予想される。実際、申請した計画が採択されたため、本基盤研究（B)は本年度で終了する事となった。新たな研究を新規の基盤研究（B)として開始する事で、本研究で得られた成果を更に発展させるとともに、新たな研究にも意欲的に挑戦していく。

Research Progress Status

令和5年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和5年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Int'l Joint Research] シドニー大学(オーストラリア)
• [Int'l Joint Research] University of Sydney, Australia(オーストラリア)
• [Int'l Joint Research] University of Sydney(オーストラリア)
• [Journal Article] Dynamic prospect theory: Two core decision theories coexist in the gambling behavior of monkeys and humans (2023)
  • Author(s): Tymula Agnieszka、Wang Xueting、Imaizumi Yuri、Kawai Takashi、Kunimatsu Jun、Matsumoto Masayuki、Yamada Hiroshi
  • Journal Title: Science Advances Volume: 9 Issue: 20 Pages: 7972-7972
  • DOI: 10.1126/sciadv.ade7972
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] A neuronal prospect theory model in the brain reward circuitry (2022)
  • Author(s): Imaizumi Yuri、Tymula Agnieszka、Tsubo Yasuhiro、Matsumoto Masayuki、Yamada Hiroshi
  • Journal Title: Nature Communications Volume: 13 Issue: 1 Pages: 1-11
  • DOI: 10.1038/s41467-022-33579-0
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] 脳の神経細胞集団が行う掛け算の仕組み (2022)
  • Author(s): 山田 洋
  • Journal Title: 医学のあゆみ Volume: 281 Pages: 269-271
• [Presentation] A neuronal prospect theory model in the brain reward circuitry (2022)
  • Author(s): Yamada H; Imaizumi Y; Matsumoto M; Tymula A
  • Organizer: 第45回日本神経科学大会
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Two core economic decision theories coexist in monkey gambling behavior (2021)
  • Author(s): Yamada H; Imaizumi Y; Matsumoto M; Tymula A
  • Organizer: 第44回日本神経科学大会
  • Int'l Joint Research