2018 Fiscal Year Annual Research Report
Neural mechanisms of adaptive circuit shift in operant learning of behaviors
| 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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| Project Period (FY) |
2014-07-10 – 2019-03-31
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| Keywords | ラット / 運動野 / 線条体 / 運動発現 / 行動選択 |
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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）および最終年度（平成３０年度）は、左右の前肢を操作する行動課題を導入し、一次・二次運動野や後頭頂連合野におけるIT型・PT型投射細胞の両側支配性の相違を解明した。また、過去の報酬経験に基づく行動選択を担う大脳基底核線条体の直接路および間接路の異なる役割を光遺伝学的手法をもちいて解明した。これらの研究成果は国際専門誌に論文数編を発表した。
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| Research Progress Status |
平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
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