光遺伝学による「モデルベース」の意思決定とセロトニン神経系の関係の解明

• Project Area: Elucidation of neural computation for prediction and decision making: toward better human understanding and applications
• Project/Area Number: 26120701
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Complex systems
• Research Institution: Hokkaido University
• Principal Investigator: 大村 優 北海道大学, 医学(系)研究科(研究院), 助教 (80597659)
• Project Period (FY): 2014-04-01 – 2016-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2015)
• Budget Amount: ¥10,400,000 (Direct Cost: ¥8,000,000、Indirect Cost: ¥2,400,000); Fiscal Year 2015: ¥5,200,000 (Direct Cost: ¥4,000,000、Indirect Cost: ¥1,200,000); Fiscal Year 2014: ¥5,200,000 (Direct Cost: ¥4,000,000、Indirect Cost: ¥1,200,000)
• Keywords: 精神薬理学

Outline of Annual Research Achievements

平成27年度の予定は、Lithium Devaluation課題を用いてモデルベースの意思決定を測定し、「セロトニン神経活動の減少がモデルベースの意思決定を損なう」という仮説を検証することであった。Lithium devaluation課題では、holeに鼻先を挿入すると餌がもらえるという訓練をマウスに施した後、その餌とlithium(嫌悪刺激：マウスはlithiumを投与されると気分が悪くなる)を関連付けることで、マウスがholeへの鼻先挿入自体を控えるようになるかどうかを調べるものである。Holeへの鼻先挿入自体と嫌悪刺激は直接学習していないため、マウスは脳内でシミュレーションを行うことによって初めてholeへの鼻先挿入自体を控えることができる。これがモデルベースの意思決定である。そこでセロトニン神経特異的ArchT発現マウスの背側・正中縫線核に光ファイバーを埋め込み、5-HT神経活動の一過性の抑制がモデルベースの意思決定に与える影響を計測した。この遺伝子改変マウスでは脳内に光ファイバーを埋め込み、黄色光をセロトニン神経核に向けて照射することで一過性にセロトニン神経の活動を抑制することができる。結果として、背側縫線核セロトニン神経活動を減少させることによって、Lithium devaluationによる反応数減少が生じなくなった。つまり、モデルベースの意思決定が障害されたと言える。

Research Progress Status

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Neuronal codes for the inhibitory control of impulsive actions in the rat infralimbic cortex (2016)
  • Author(s): Tsutsui-Kimura I., Ohmura Y., Izumi T., Matsushima T., Amita H., Yamaguchi T., Yoshida T, Yoshioka M.
  • Journal Title: Behavioural Brain Research Volume: 296 Pages: 361-372
  • DOI: 10.1016/j.bbr.2015.08.025
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Repeated fluvoxamine treatment recovers juvenile stress-induced morphological changes and depressive-like behavior in rats (2015)
  • Author(s): Lyttle K, Ohmura Y, Konno K, Yoshida T, Izumi T, Watanabe M, Yoshioka M.
  • Journal Title: Brain Research Volume: 1616 Pages: 88-100
  • DOI: 10.1016/j.brainres.2015.04.058
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Milnacipran remediates impulsive deficits in rats with lesions of the ventromedial prefrontal cortex (2014)
  • Author(s): Tsutsui-Kimura I, Yoshida T, Ohmura Y, Izumi T, Yoshioka M
  • Journal Title: The international journal of neuropsychopharmacology Volume: 8 Issue: 5 Pages: 1-14
  • DOI: 10.1093/ijnp/pyu083
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Presentation] 縫線核セロトニン神経による情動調節機構－光遺伝学を用いてー (2016)
  • Author(s): 大村 優
  • Organizer: 第89回日本薬理学会
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜（神奈川県・横浜市）
  • Year and Date: 2016-03-11
• [Presentation] 光遺伝学による中枢セロトニン神経の操作は不安および衝動性を変化させる (2014)
  • Author(s): 大村 優, 田中 謙二, 木村 生, 常松 友美, 山中 章弘, 吉岡 充弘
  • Organizer: 第37回日本神経科学大会
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜（神奈川県・横浜市）
  • Year and Date: 2014-09-11