2018 Fiscal Year Annual Research Report
Neural mechanism of affective response with Shitsukan perception
| Project Area | Understanding human recognition of material properties for innovation in SHITSUKAN science and technology |
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| Project/Area Number |
15H05917
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| Research Institution | National Institutes for Quantum and Radiological Science and Technology |
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Principal Investigator |
南本 敬史 国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構, 放射線医学総合研究所 脳機能イメージング研究部, チームリーダー(定常) (50506813)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
本田 学 国立研究開発法人国立精神・神経医療研究センター, 神経研究所 疾病研究第七部, 部長 (40321608)
鯉田 孝和 豊橋技術科学大学, エレクトロニクス先端融合研究所, 准教授 (10455222)
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| Project Period (FY) |
2015-06-29 – 2020-03-31
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| Keywords | 質感 / 価値判断 / DREADDs / サル / エンリッチメント |
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| Outline of Annual Research Achievements |
感性的質感認知の神経回路基盤の解明に向け、価値判断・情動に関与が示唆されている前頭眼窩野(OFC)に着目し、化学遺伝学操作と行動課題、fMRIによる脳活動計測を組み合わせた研究を進めた。特に化学遺伝学手法(DREADD)の高特異性DREADD活性化剤を開発し、サルの神経活動や行動をこれまで以上に確実・簡便に操作可能とした。またDREADDを用いOFC神経活動を抑制することで、視覚刺激の価値に基づく柔軟な選択行動が障害されることを見出した。OFCから投射を受ける吻側尾状核(rmCD)、腹側淡蒼球(VP)の神経活動記録および活動操作により、これらの領域が視覚刺激の価値に基づいて意欲を制御することに深く関わることを示した。
また、感性的質感認知と生存値との関連を調べるために、音環境のエンリッチメントがマウスのコルチコステロンに及ぼす影響を調べたところ、豊かな音響環境に曝露される時間が短期的であっても血中のコルチコステロンレベルが低下することを示した。
さらに、取り巻く環境の明るさが及ぼす情動的作用の神経基盤の解明を目指し、多原色ディスプレイを用いて瞳孔の対光反射を精密に測定した。ヒト被験者で得られる青色光への定常応答はサルを対象とした場合には観測されず、皮質下の自律神経反応である可能性が否定された。また、神経活動記録に用いる微小金属電極の記録位置を高精度にマーキングする手法をタングステン電極においても実証し、細胞へのダメージが少ないことを確認することで手法の有用性を高めた。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
視覚に基づく価値判断の神経回路の特定と神経表現の解析により成果をあげることができた。また、化学遺伝学の手法の開発と応用も進めており、情動惹起の神経回路の探索についてもイメージングによる解析を進めている。加えて、情動反応形成に重要な質感刺激属性の特定については、聴覚における環境情報の複雑性と実験動物の寿命などとの関連を見出すとともに、視覚における明るさの選好性の皮質メカニズムを示唆する情報処理の一端が明らかとなった。
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| Strategy for Future Research Activity |
(1)感性的質感認知における情動・感性系の神経回路の特定と操作：情動・価値判断に重要な領域であるOFCの神経活動を化学遺伝学手法より操作することで、①価値に基づく判断がどのように影響を受けるか、②脳活動や情動反応にどのような影響が生じるかを特定し、感性的質感認知における情動・感性系の神経回路とその仕組みの理解につなげる。
(2)特定情動反応に影響を与える質感属性の同定と、その神経系への作用機序：これまでの検討から、感性的質感認知は、情動神経系の活動を介することによって、動物の自然寿命を延長するなど生存値を上昇させる効果を持つことが示された。そこで、どのような情報の属性が生存値に直結するのかを、様々な音響信号（自然環境音、超音波発声、ホワイトノイズなど）をマウスに呈示し、各種行動バッテリーと生体内活性物質計測を用いて明らかにする。
(3)画像の視覚的注意と情動・感性へ寄与する要因の特定：サルとヒトで共通の選好性を示す視覚刺激として、高輝度・高コントラスト刺激に着目する。画像刺激を呈示した際の瞳孔対光反射を測るとともに、対光反射の神経核である被蓋前域、さらに視交叉上核、外側膝状体、上丘からニューロン活動記録を行い、自立応答特性と認知に基づく効果を切り分ける。ニューロン活動計測の際には新規開発した精密な電極位置マーキング手法を導入し、小さな神経核からの計測部位の同定を可能にする。
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