Chemogenetic dissection of the primate prefronto-subcortical pathways for adaptive behavior
Publicly Offered Research
| Project Area | Census-based biomechanism of circuit construction and transition for adaptive brain functions |
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| Project/Area Number |
22H05521
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Transformative Research Areas (A)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Review Section |
Transformative Research Areas, Section (III)
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| Research Institution | National Institutes for Quantum Science and Technology |
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Principal Investigator |
小山 佳 国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構, 量子医科学研究所 脳機能イメージング研究部, 主任研究員 (50615250)
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| Project Period (FY) |
2022-06-16 – 2024-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥10,010,000 (Direct Cost: ¥7,700,000、Indirect Cost: ¥2,310,000)
Fiscal Year 2023: ¥5,070,000 (Direct Cost: ¥3,900,000、Indirect Cost: ¥1,170,000)
Fiscal Year 2022: ¥4,940,000 (Direct Cost: ¥3,800,000、Indirect Cost: ¥1,140,000)
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| Keywords | 先読み / 試行錯誤 / サル / 化学遺伝学 / 霊長類 / 前頭連合野 / 視床 / 線条体 / rna-seq |
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| Outline of Research at the Start |
刻一刻と状況が変化するこの実世界においてより良い結果を得るために、我々は時には過去の経験から正しいと思われる事柄を重視し、時には次の状況を先読みしながら柔軟に行動を決定する。本申請課題は、このような先読みと試行錯誤を支える神経基盤が拮抗的に機能しつつ、その破綻が適応回路遷移を引き起こすという仮説を霊長類モデル動物であるサルを対象とし、最新技術を活用することにより検証する。それにより、前頭前野を中心とした霊長類の意思決定機構の理解を、神経回路網の相互作用とその生理・分子生物学的背景という単位での理解へと拡大・発展させることを目指す。
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| Outline of Annual Research Achievements |
我々は普段、過去の経験を基にして試行錯誤的に物事を判断したり、次の状況を先読みしたりしながら最適な行動を模索している。このような行動戦略は拮抗的な関係にあり、それぞれの行動戦略にかかわる神経回路網機能の破綻により適応回路遷移が生じていることが推察されるが、その生物学的背景についてはほとんど明らかになっていない。本研究課題では、サル前頭眼窩野と線条体・視床MD核を結ぶ２つの神経経路間の拮抗的な作用が、先読みと試行錯誤のいずれの戦略を用いるかの選択にかかわっているという仮説のもと、その拮抗の破綻が引き起こす適応回路遷移の生物学的基盤を、①申請者らが確立した化学遺伝学的手法を用いた霊長類脳における経路選択的機能阻害法、②生理学的記録法、③rna-seqによる遺伝子の網羅的発現解析法を活用することにより解き明かすことを目的とし、実験を行った。具体的には、霊長類モデル動物であるサルに試行錯誤的、および先読み的な行動を要求する行動課題を遂行させながら、霊長類前頭眼窩野から線条体、および視床MD核へと至る神経経路を個々に化学遺伝学的に機能遮断を行った。その結果、霊長類前頭眼窩野から線条体、および視床MD核へと至る神経経路が、それぞれ試行錯誤的、および推論的に選択肢の価値の更新を行ううえで重要な役割を果たしていることを示す結果を得た（Oyama et al., 2024, in revision）。本研究の成果は、霊長類高次脳機能のシステム的理解に寄与するだけではなく、神経経路の機能異常を原因とする幅広い疾患の臨床研究への応用が期待される。
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| Research Progress Status |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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| 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。
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Report
(2 results)
Research Products
(5 results)
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[Journal Article] Multimodal imaging for validation and optimization of ion channel-based chemogenetics in nonhuman primates2023
Author(s)
Yuki Hori, Yuji Nagai, Yukiko Hori, Kei Oyama, Koki Mimura, Toshiyuki Hirabayashi, Ken-ichi Inoue, Masayuki Fujinaga, Ming-Rong Zhang, Masahiko Takada, Makoto Higuchi, Takafumi Minamimoto
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Journal Title
Journal of Neuroscience
Volume: 43
Issue: 39
Pages: 6619-6627
DOI
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Peer Reviewed / Open Access
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