2017 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 | 行動抑制 / 大脳皮質 / ラット |
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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、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て、行動の開始と抑制を適切に制御する「行動抑制」を観測するための新規行動課題「自由選択型ストップ-シグナル課題」を効率的に学習させる実験系を確立することに成功した。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一次および二次運動野、眼窩前頭野、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、実験データを蓄積した。３年度目（平成２８年度）は、行動データとスパイクデータの各種解析と解釈に集中し、この行動課題でみられる２種類の「プロアクティブ抑制」に対し各領域の神経細胞が異なる活動を示すことを示した。特に、二次運動野の神経細胞は試行ブロックに基づき変化するプロアクティブ抑制に相関した活動の変化を示すことを見出した。４年度目（平成２９年度）は、それらの研究成果をさらに定量的に解析したうえで原著論文として国際学術誌に投稿した。その後、査読結果を受けて追加の実験と解析を実施し、改訂版を再投稿した状況である（Yoshida et al.submitted）。また、この研究の後継として、同様の手法で、行動課題に関連した大脳基底核線条体の神経活動も記録し解析を進めている。
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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
当該年度の主な研究目標は、研究成果をまとめて国際学術誌に原著論文として発表することであり、実際に初投稿、査読を経て、改訂版を提出していることから、現在まで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。特に最終年度（平成３０年度）は、ストップ-シグナル課題を遂行中のラットを対象として、線条体を中心とするマルチニューロン活動を記録する行動・生理実験と解析を完遂し、研究論文として発表したい。
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