目的指向性行動から習慣への安定的移行を制御する側坐核可塑性の役割

• Project Area: Elucidation of neural computation for prediction and decision making: toward better human understanding and applications
• Project/Area Number: 26120712
• 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: Kanazawa University
• Principal Investigator: 戸田 重誠 金沢大学, 大学病院, 講師 (00323006)
• Project Period (FY): 2014-04-01 – 2016-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2015)
• Budget Amount: ¥9,100,000 (Direct Cost: ¥7,000,000、Indirect Cost: ¥2,100,000); Fiscal Year 2015: ¥4,550,000 (Direct Cost: ¥3,500,000、Indirect Cost: ¥1,050,000); Fiscal Year 2014: ¥4,550,000 (Direct Cost: ¥3,500,000、Indirect Cost: ¥1,050,000)
• Keywords: 意思決定 / 目標指向性行動 / 習慣 / 神経可塑性 / 道具学習

Outline of Annual Research Achievements

初年度に引き続き、cfos-LacZトランスジェニックラットを用いて道具学習時に脳内で誘導されるc-fosの発現部位とそのパターン変化について、訓練獲得状況との相関を見ながら検討を行った。まず、線条体でのc-fos発現は、訓練開始2,7,21,28日目では側坐核のmedial shellの他は介在神経とグリア細胞に発現が限局し、中型有棘細胞での発現は極めて乏しいことを確認した。ところが訓練１４日目では、線条体の全域で一致して中型有棘細胞に強い発現誘導を認めた。この発現はドパミンD1受容体陽性細胞と同D2受容体陽性細胞の両方で認められたが全体にD1優位で、特に目標指向性行動に関わる背内側線条体でD1/D2比が高く、反対に習慣に関わる背外側線条体でその比が最も低かった。この訓練１４日目前後で行動の質的変化が起きていないかを検討する目的にて、訓練反復がラットのレバー押しの速度にどのように影響を与えるかを解析した。動物は３０分のセッション間に最低数百から最高数千回のレバー押しを行うが、各レバー押しのタイミングデータから２回のレバー押しの間隔の逆数をレバー押し速度とし、其の速度変化について訓練初期から訓練後期に至るまでの推移について検討したところ（N=39-40）、動物は訓練当初は遅いレバー押し行動が行動全体の６０％近くを占めるが、訓練の反復に従い次第に早いレバー押し行動が増え、訓練１４日目前後で遅い行動から早い行動へのシフトが起きていることが確認された。この道具訓練はランダム間隔スケジュールを採用しているため、ラットは訓練初期の遅いレバー押しでも有効に餌を獲得することができており、すなわち遅いレバー押し行動はノイズ成分ではない。そこで現在「遅いレバー押し行動」が目標指向性行動に、「早いレバー押し行動」が習慣に相当すると仮説を立て、これを行動薬理学的に証明を試みている。

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

• [Int'l Joint Research] National Institute on Drug Abuse(米国)
• [Journal Article] Pre-stress performance in an instrumental training predicts post-stress behavioral alterations in chronically stressed rats. (2015)
  • Author(s): Iguchi Y, Kosugi S, Lin Z, Nishikawa H, Minabe Y, Toda S.
  • Journal Title: Frontiers in Behave Neurosc Volume: 9 Pages: 119-119
  • DOI: 10.3389/fnbeh.2015.00119
  • NAID: 120006027759
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Repeated exposure of adult rats to transient oxidative stress induces various long-lasting alterations in cognitive and behavioral functions. (2014)
  • Author(s): Iguchi Y, Kosugi S, Nishikawa H, Lin Z, Minabe Y, Toda S.
  • Journal Title: PloS One Volume: 9 Issue: 12 Pages: e114024-e114024
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0114024
  • NAID: 120006027760
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Presentation] c-fos expression may be transiently involved in the transition from goal-directed action to habit in striatal medium spiny neurons while more ubiquitously expressed in striatal astrocytes probably representing goal-directed stage (2015)
  • Author(s): Shigenobu Toda, Lin Ziquao, Hiromi Nishikawa, Yoshio Iguchi, Bruce T Hope, and Yoshio Minabe
  • Organizer: 包括脳冬のシンポジウム
  • Place of Presentation: 一橋講堂、東京
  • Year and Date: 2015-12-17
• [Presentation] Identification of the learning process and neuronal circuits for instrumental learning in rats (2015)
  • Author(s): Shigenobu Toda, Lin Ziquao, Hiromi Nishikawa, Yoshio Iguchi, Bruce T Hope, and Yoshio Minabe
  • Organizer: International Symposium on Prediction and Decision Making
  • Place of Presentation: 東京大学、東京
  • Year and Date: 2015-10-30
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 依存症の生物学的メカニズム (2015)
  • Author(s): 戸田重誠
  • Organizer: 第１７回感情・行動・認知研究会
  • Place of Presentation: 新大阪ワシントンホテルプラザ、大阪
  • Year and Date: 2015-10-24
  • Invited
• [Presentation] 酸化ストレスが個体差と精神刺激薬反応性にもたらす影響 (2014)
  • Author(s): 戸田 重誠
  • Organizer: 平成２６年度 アルコール・薬物依存関連学会合同学術総会
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜
  • Year and Date: 2014-10-03
  • Invited
• [Presentation] 慢性酸化ストレス負荷がコカイン逆耐性現象に与える影響 (2014)
  • Author(s): 戸田 重誠
  • Organizer: 第110回日本精神神経学会学術総会
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜
  • Year and Date: 2014-06-26