2016 Fiscal Year Annual Research Report
| Project Area | Correspondence and Fusion of Artificial Intelligence and Brain Science |
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| Project/Area Number |
16H06568
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
疋田 貴俊 京都大学, 医学研究科, 特定准教授 (70421378)
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| Project Period (FY) |
2016-06-30 – 2021-03-31
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| Keywords | 大脳基底核 / 行動柔軟性 / ドーパミン受容体 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
報酬/目的指向行動を適切にかつ柔軟性を持って遂行する機構の解明は脳科学と人工知能に共通する課題である。大脳基底核は報酬/目的指向行動に必須な脳部位であり、パーキンソン病、薬物依存症、PTSD、うつ病、統合失調症といった多くの精神神経疾患で障害されている。本研究では、報酬/目的指向行動と柔軟性に関与する大脳基底核神経回路の解析から、並列情報処理機構を同定することを目的としている。また、さまざまな精神神経疾患のモデルマウスの報酬/目的指向行動と領域・回路特異的な脳内表現を調べることによって、各精神神経疾患の神経回路制御異常と分子病態を同定し、報酬/目的指向的な表現学習における並列回路における情報処理機構と精神神経疾患モデルでの破綻を解明することを目指している。
報酬/目的指向行動の神経機構を調べるために、マウスに対する図形識別学習課題と逆転学習課題を確立した。まずドーパミンD2L受容体ノックアウトマウスを用いて、ドーパミン神経回路の役割を調べた。D2Lノックアウトマウスは単純なオペラント条件付け課題は野生型マウスと同様に学習できたが、図形識別学習課題では有意な学習遅延を生じた。つづいて逆転学習課題を行うと、さらに学習遅延が拡大した。正解の図形をタッチするまでの時間は差が無く、学習遅延は運動制御障害によるものでは無かった。また、オペラント条件付けでD2Lノックアウトマウスは報酬を得るまでの時間が遅く、モチベーションの障害が示唆されたが、逆転学習課題では報酬を得るまでの時間に差が無く、学習遅延はモチベーション障害によるものでは無いと考えられた。これらから報酬学習行動とその柔軟性において、D2L受容体が重要であることを示した。今後、可逆的神経伝達阻止法を用いて、報酬/目的指向行動とその柔軟性における大脳基底核神経回路機構を解析する。
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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
マウスにおいて報酬学習行動とその柔軟性を解析することが出来るタッチスクリーン課題を開発し、ドーパミンD2L受容体が重要である事を示すことが出来た。
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| Strategy for Future Research Activity |
腹側線条体回路と背側線条体回路、直接路と間接路の役割の違いに焦点を当てて、並列情報処理機構を同定する。さらに大脳皮質からの大脳基底核神経回路への入力による並列回路のトップダウンの切り替え制御を明らかにする．また、さまざまな精神神経疾患のモデルマウスの報酬/目的指向行動と領域・回路特異的な脳内表現を調べることによって、各精神神経疾患の神経回路制御異常と分子病態を同定しトランスレーショナルリサーチにつなげる。
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