2015 Fiscal Year Annual Research Report
オペラント学習による行動獲得と転換を実現する神経回路制御
| Project Area | Mechanisms underlying the functional shift of brain neural circuitry for behavioral adaptation |
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| Project/Area Number |
26112005
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| Research Institution | Tamagawa University |
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Principal Investigator |
礒村 宜和 玉川大学, 脳科学研究所, 教授 (00415077)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
酒井 裕 玉川大学, 脳科学研究所, 教授 (70323376)
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| Project Period (FY) |
2014-07-10 – 2019-03-31
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| Keywords | 神経科学 / 脳・神経 / 生理学 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
動物はオペラント学習により目的に応じた適切な行動を獲得し、その行動はやがて習慣化する。この行動適応の過程には、大脳皮質‐基底核回路の並列ループ（辺縁系ループ、前頭前野系ループ、運動系ループ）間の機能シフトが関与する。本研究では、ラットのオペラント学習と習慣化の進行に伴う並列ループ間の機能シフト動態を、独自の行動実験系に多領域マルチニューロン記録と光遺伝学技術を組み合わせて観測し、機能シフトを担う神経回路の仕組みと働きを因果性をもって解明する。さらに、実験により得られた知見の計算論的な役割（意義）を理論的モデルの構築を通じて導出し、実験と理論の両面から機能シフトの本質を統一的に理解する。
初年度（平成２６年度）は、研究計画を首尾よく完遂させるのに必要な実験系の立ち上げに集中した。特に、頭部を固定したラットに前肢でスパウトレバーを操作させる行動課題を応用して、オペラント学習と習慣化の進行を安定して効率よく観測できる新規の行動課題「キャンセル-シグナル課題」を確立することに成功した。この課題では、オペラント学習により数週間で獲得したレバー押し反応を、開始信号の直後に稀に提示されるキャンセル信号により素早く反応を取り消す行動を定量化し、行動の衝動性や抑制性を評価することが可能となった。続く２年度目（平成２７年度）は、この行動課題を遂行中のラットの大脳皮質、特に眼窩前頭野や後頭頂連合野の神経活動を多領域マルチニューロン記録法により記録し、この課題に関連する発火活動を見出した。
現在、記録頭数および細胞数を順調に蓄積している段階であり、ここまでに得られた知見は日本神経科学学会や国際シンポジウムなどで中間発表した。また、オペラント学習に関する和文総説を執筆し学術雑誌に発表した。
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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
当該年度の主な研究目標は、頭部を固定したラットのオペラント学習と習慣化の進行を評価することのできる「キャンセル‐シグナル課題」を活用して、この行動課題を遂行するラットの大脳皮質からの神経活動の多領域マルチニューロン記録実験を円滑に実施することであった。実際、上記の行動課題に関連する神経活動を眼窩前頭野や後頭頂連合野に見出すことに成功しており、平成２７年度の本研究計画の実施はおおむね順調に進展していると考えている。
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| Strategy for Future Research Activity |
現在、本研究はおおむね順調に進展しており、今後の研究の推進方策としても、計画の変更を要する問題点は生じておらず、当初の研究計画に沿って着実に実現していきたい。特に次年度（平成２８年度）は、「キャンセル‐シグナル課題」を遂行中のラットを対象として、大脳皮質（眼窩前頭皮質、後頭頂連合野、運動関連領野など）を中心とするマルチニューロン活動を記録する行動・生理実験を本格的に解析する予定である。
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