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セロトニン神経系の光操作・観察によるモデルベース的意思決定の脳内機構解明

Publicly Offered Research

Project AreaCorrespondence and Fusion of Artificial Intelligence and Brain Science
Project/Area Number 19H04976
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)

Allocation TypeSingle-year Grants
Review Section Complex systems
Research InstitutionHokkaido University

Principal Investigator

大村 優  北海道大学, 医学研究院, 講師 (80597659)

Project Period (FY) 2019-04-01 – 2021-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2020)
Budget Amount *help
¥9,620,000 (Direct Cost: ¥7,400,000、Indirect Cost: ¥2,220,000)
Fiscal Year 2020: ¥4,940,000 (Direct Cost: ¥3,800,000、Indirect Cost: ¥1,140,000)
Fiscal Year 2019: ¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000)
Keywords5-HT / 光遺伝学
Outline of Research at the Start

脳内での予測、シミュレーションが刺激と反応の間に介在する場合の神経機構の解明は今まさに黎明期にある。このような複雑な意思決定の過程を解明するためには理論的枠組みが必要であるが、その1つは銅谷らの提唱する「モデルフリー」、「モデルベース」という枠組みである(Doya, 1999, Neural Netw; Daw et al., 2005, Nat Neurosci)。ごく簡単に言うと、モデルベースの意思決定とは、脳内シミュレーションによる予測を伴う意思決定である。本研究では中枢セロトニン神経系とモデルベース的意思決定の関係を解明する。

Outline of Annual Research Achievements

これまでの検討で、背側縫線核セロトニン神経の活動を抑制した際に従来のモデルベース的意思決定測定法ではモデルベース的意思決定の抑制傾向が見られたが、運動量の増加、衝動的行動の増加などの変化も見られたため、解釈が困難であった。この問題に取り組むために、応募者は二種類の報酬を用いた新たな行動課題、2-選択モデルベース的意思決定測定課題(2-choice)を考案した。本研究計画ではこの2-choice課題を用いて①中枢セロトニン神経活動によるモデルベース的意思決定制御について確証を得ること、②セロトニン神経支配を受けるどの脳部位がモデルベース的意思決定に関与しているかを特定すること、を目的としていた。目的①については運動量の増加、衝動的行動の増加などの可能性を排除して評価することに成功し、背側縫線核セロトニン神経の活動がモデルベース的意思決定に必要であることを示した。しかし、目的①の成果をまとめた論文を投稿した際に、査読者から実験のコントロールをより厳密に取る必要があるとの指摘を受けた。特に遺伝子改変動物を用いているため、生まれながらにして特殊なタンパク質を発現していることが動物の成長過程に影響を与え、それによって今回の差が見られている可能性を排除するように求められた。この重要な指摘に応えるためには、これまでに行った実験と同等量の実験を少々条件変更を行った上で実施する必要がある。そのため、目的②を保留として、目的①の成果をより確実にすることを進めた。その結果、要求された実験を全て実施し、ほぼ想定通りの結果を得て、最終的には論文が受理されるに至った。

Research Progress Status

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(2 results)
  • 2020 Annual Research Report
  • 2019 Annual Research Report
  • Research Products

    (9 results)

All 2021 2020 2019

All Journal Article (6 results) (of which Int'l Joint Research: 3 results,  Peer Reviewed: 6 results,  Open Access: 2 results) Presentation (3 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results)

  • [Journal Article] Disruption of model-based decision making by silencing of serotonin neurons in the dorsal raphe nucleus2021

    • Author(s)
      Ohmura Yu、Iwami Kentaro、Chowdhury Srikanta、Sasamori Hitomi、Sugiura Chiaki、Bouchekioua Youcef、Nishitani Naoya、Yamanaka Akihiro、 Yoshioka Mitsuhiro
    • Journal Title

      Current Biology

      Volume: 31 Issue: 11 Pages: 1-9

    • DOI

      10.1016/j.cub.2021.03.048

    • Related Report
      2020 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Behavioral characteristics of 5-HT2C receptor knockout mice: Locomotor activity, anxiety-, and fear memory-related behaviors2020

    • Author(s)
      Nebuka Mao、Ohmura Yu、Izawa Shuntaro、Bouchekioua Youcef、Nishitani Naoya、Yoshida Takayuki、Yoshioka Mitsuhiro
    • Journal Title

      Behavioural Brain Research

      Volume: 379 Pages: 112394-112394

    • DOI

      10.1016/j.bbr.2019.112394

    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Different roles of distinct serotonergic pathways in anxiety-like behavior, antidepressant-like, and anti-impulsive effects2020

    • Author(s)
      Ohmura Yu、Tsutsui-Kimura Iku、Sasamori Hitomi、Nebuka Mao、Nishitani Naoya、Tanaka Kenji F.、Yamanaka Akihiro、Yoshioka Mitsuhiro
    • Journal Title

      Neuropharmacology

      Volume: 167 Pages: 107703-107703

    • DOI

      10.1016/j.neuropharm.2019.107703

    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Blonanserin suppresses impulsive action in rats2019

    • Author(s)
      Nishitani Naoya、Sasamori Hitomi、Ohmura Yu、Yoshida Takayuki、Yoshioka Mitsuhiro
    • Journal Title

      Journal of Pharmacological Sciences

      Volume: 141 Issue: 3 Pages: 127-130

    • DOI

      10.1016/j.jphs.2019.09.013

    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] REM sleep?active MCH neurons are involved in forgetting hippocampus-dependent memories2019

    • Author(s)
      Izawa Shuntaro、Chowdhury Srikanta、Miyazaki Toh、Mukai Yasutaka、Ono Daisuke、Inoue Ryo、Ohmura Yu、Mizoguchi Hiroyuki、Kimura Kazuhiro、Yoshioka Mitsuhiro、Terao Akira、Kilduff Thomas S.、Yamanaka Akihiro
    • Journal Title

      Science

      Volume: 365 Issue: 6459 Pages: 1308-1313

    • DOI

      10.1126/science.aax9238

    • NAID

      120006777541

    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] CRISPR/Cas9-mediated in vivo gene editing reveals that neuronal 5-HT1A receptors in the dorsal raphe nucleus contribute to body temperature regulation in mice2019

    • Author(s)
      Nishitani Naoya、Ohmura Yu、Nagayasu Kazuki、Shibui Norihiro、Kaneko Shuji、Ohashi Akiko、Yoshida Takayuki、Yamanaka Akihiro、Yoshioka Mitsuhiro
    • Journal Title

      Brain Research

      Volume: 1719 Pages: 243-252

    • DOI

      10.1016/j.brainres.2019.06.009

    • NAID

      120006885155

    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 背側縫線核セロトニン神経活動はモデルベース的意思決定に必要とされる2021

    • Author(s)
      大村優,岩見謙太郎,笹森瞳,杉浦千瑛,Youcef Bouchekioua, 西谷直也,吉岡充弘
    • Organizer
      第94回日本薬理学会
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
  • [Presentation] 背側縫線核セロトニン神経活動の抑制はモデルベース的意思決定を抑制する2020

    • Author(s)
      大村優,岩見謙太郎,笹森瞳,杉浦千瑛,Youcef Bouchekioua, 西谷直也,吉岡充弘
    • Organizer
      第43回日本神経科学大会
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
  • [Presentation] Distinct serotonergic systems regulate anxiogenic, antidepressant-like, and anti-impulsive effects.2019

    • Author(s)
      Yu Ohmura
    • Organizer
      6th Congress of Asian College of Neuropsychopharmacology
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research

URL: 

Published: 2019-04-18   Modified: 2021-12-27  

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