線条体コリン作動性介在ニューロンを介する行動柔軟性の制御機構

• Project Area: Elucidation of neural computation for prediction and decision making: toward better human understanding and applications
• Project/Area Number: 26120720
• 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: Fukushima Medical University
• Principal Investigator: 小林 和人 福島県立医科大学, 医学部, 教授 (90211903)
• Project Period (FY): 2014-04-01 – 2015-03-31
• Project Status: Discontinued (Fiscal Year 2014)
• Budget Amount: ¥6,500,000 (Direct Cost: ¥5,000,000、Indirect Cost: ¥1,500,000); Fiscal Year 2014: ¥6,500,000 (Direct Cost: ¥5,000,000、Indirect Cost: ¥1,500,000)
• Keywords: アセチルコリン / ムスカリン性受容体 / 線条体 / 行動柔軟性 / 逆転学習 / 消去学習 / トランスジェニックラット / 遺伝子ノックダウン

Outline of Annual Research Achievements

動物は、環境の変化に適合し、自らの行動を柔軟に転換する。この行動柔軟性には、前頭前野皮質と線条体を連関する神経回路が重要な役割を持ち、この回路の機能異常は、統合失調症などのさまざまな精神・神経疾患の病態に深く関与する。我々は、線条体コリン作動性ニューロンは行動柔軟性（逆転学習・消去学習）の抑制を媒介する働きを持つことを報告してきた。本研究では、short haipin RNA (shRNA) の技術を利用して、線条体に発現するムスカリン性受容体サブタイプ（M1/M4受容体）の機能を抑制し、行動柔軟性に与える影響を解析した。レンチウイルスベクターを用いてM4 shRNAを線条体（背内側領域）に発現させることにより、空間認識に基づく逆転学習の亢進が誘導され、アセチルコリンによる行動柔軟性の抑制はM4受容体によって媒介されることが明らかとなった。また、M4 受容体の線条体内での細胞タイプにおける発現パターンを解析するために、直接路と間接路を構成するmedium spiny neuronのマーカーとしてドーパミンD1およびD2受容体を用いて、どちらのmedium spiny neuronに局在するかを解析した。M4 受容体は、主に、D1受容体陽性細胞である直接路に局在することが明らかとなった。また、M4 受容体はコリン作動性介在ニューロン自身にも局在し、自己受容体として機能していることが示唆された。

Research Progress Status

26年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

26年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Enhanced flexibility of place discrimination learning by targeting of striatal cholinergic interneurons. (2014)
  • Author(s): Okada, K., Nishizawa, K., Fukabori, R., Kai, N., Shiota, A., Ueda, S., Tsutsui, Y., Sakata, S., Matsushita, N., and Kobayashi, K.
  • Journal Title: Nat. Commun. Volume: 5 Issue: 1 Pages: 3778-3778
  • DOI: 10.1038/ncomms4778
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Lesions of the nucleus accumbens core modulate development of matching behavior (2014)
  • Author(s): Kai N, Tsusui Y, Kobayashi K
  • Journal Title: BMC Neuroscience 2014 Volume: 15 Issue: 1 Pages: 55-55
  • DOI: 10.1186/1471-2202-15-55
  • Peer Reviewed
• [Presentation] Behavioral flexibility is inhibited by cholinergic interneurons in the dorsomedial striatum, via muscarinic M4 receptors (2014)
  • Author(s): 岡田佳奈、西澤佳代、深堀良二、甲斐信行、塩田 明、上田正次、筒井雄二、坂田省吾、松下夏樹、小林和人
  • Organizer: 第37回日本神経科学大会
  • Place of Presentation: 横浜
  • Year and Date: 2014-09-11 – 2014-09-13
• [Presentation] Striatal indirect pathway from the dorsomedial striatum regulates the performance of conditional discrimination through controlling perseverative response (2014)
  • Author(s): 西澤佳代、深堀良二、岡田佳奈、内ヶ島基政、渡辺雅彦、塩田 明、上田正次、筒井雄二、小林和人
  • Organizer: 第37回日本神経科学大会
  • Place of Presentation: 横浜
  • Year and Date: 2014-09-11 – 2014-09-13