2017 Fiscal Year Annual Research Report
認知柔軟性の空間記憶表象制御に関与する神経機構の生理心理学的検討
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16J40090
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| Research Institution | Hiroshima University |
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Principal Investigator |
岡田 佳奈 広島大学, 医歯薬保健学研究科(医), 特別研究員(RPD)
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2016-04-22 – 2019-03-31
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| Keywords | 神経回路網 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、空間記憶表象の適切な制御において認知柔軟性に係る神経機構がどのような役割を果たしているのかを明らかにすることを目的としている。今年度の研究ではイムノトキシン細胞標的法を用いて、視床髄板内核から投射を受けるラットの背内側線条体コリン作動性介在神経細胞を選択的に損傷し、改良型丁字迷路における空間学習及びその逆転学習の学習成績とエラーの性質を検討し、行動に伴う標的脳部位のユニット記録を得た。更に、場所細胞活動の柔軟性や空間学習自体の亢進に関係していることが報告されている電位依存性チャネルであるHCN1チャネルに注目し、HCN1ノックアウトマウスを用いて聴覚性弁別課題を行った。結果、背内側線条体コリン作動性介在神経細胞損傷ラットに関して、短期、中期、長期の試行間間隔それぞれにおいて、異なる様相の逆転学習の遂行結果を得られた。背内側コリン作動性神経細胞の損傷により、短期、中期、長期の試行間間隔それぞれにおいて、異なる様相の逆転学習の遂行結果を得られたと言えるが、中期と長期の試行間間隔スケジュールの逆転学習では遂行成績に類似する部分も多いため、大まかに述べて、行動柔軟性のためには、短期型の空間学習システムと中期-長期型の空間学習システムが存在していると考えられる。このことは認知柔軟性が関わる空間学習変更過程において大まかに2段階の時間的に異なる過程が進行しており、その2段階に関して視床－線条体間の神経ネットワークに関わるコリン作動系がそれぞれ異なる方向性で関与している可能性を示すものである。
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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
今年度の研究では、前年度に続き、空間表象制御を行う認知柔軟性に係る神経機構の詳細を明らかにするため、イムノトキシン細胞標的法によってラットの背内側線条体コリン作動性介在神経細胞を選択的に損傷し、短い試行間間隔と中間の試行間間隔の訓練スケジュールを用いて、改良型丁字迷路における空間学習及びその逆転学習における学習成績とエラーの性質を検討し、行動遂行中の神経活動を計測した。結果、背内側コリン作動性神経細胞の損傷により、短期、中期、長期の試行間間隔それぞれにおいて、異なる様相の逆転学習の遂行結果を得られたと言えるが、中期と長期の試行間間隔スケジュールの逆転学習では遂行成績に類似する部分も多いため、大まかに述べて、行動柔軟性のためには、短期型の空間学習システムと中期-長期型の空間学習システムが存在していると考えられる。このことは認知柔軟性が関わる空間学習変更過程において大まかに2段階の時間的に異なる過程が進行しており、その2段階に関して視床－線条体間の神経ネットワークに関わるコリン作動系がそれぞれ異なる方向性で関与している可能性を示すものであることを示唆するものであった。更に、場所細胞活動の柔軟性や空間学習自体の亢進に関係していることが報告されているHCN1チャネルに注目し、HCN1ノックアウトマウスを用いて聴覚性弁別課題を行った。結果、全般的な遂行成績はHCN1ノックアウトマウスの方が野性型を上回っており、HCN1ノックアウトマウスの学習亢進を支持する結果であった。また、聴覚情報処理における音の”価値判断”や”好み”といった重み付けの段階においてHCN1チャネルの関与を示唆する結果が得られており、固執や行動柔軟性との関連が注目される。現在のところ概ね計画通りに研究が進行しているものと思われる。
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| Strategy for Future Research Activity |
来年度は、改良型丁字字迷路における逆転学習及び消去学習の遂行に伴う2段階の空間記憶変更の柔軟性に関して標的の神経回路がどのように関与しているのかをさらに詳細に検討し、更にHCN1チャネルが聴覚性弁別課題にどのような役割を果たしているかを検討する。
まず、背内側線条体コリン作動性介在神経細胞を選択的に損傷したラットと正常ラットの視床髄板内核や前頭前野、海馬、線条体の神経活動が丁字迷路での動物の行動に伴って変化するのかをユニット記録等を用いて、引き続き検討する。先行研究において認知柔軟性の調節の方向性に関して議論が分かれている原因として試行間間隔を最も大きな候補として考えているが、損傷による補償効果や線条体内のまた知られていない機能局在、他領域の機能亢進などの可能性にも留意して研究を進める。ユニット記録の関しては、フェーズロッキング/デロッキング分析などを行い、行動と神経活動の関係だけでなく、各脳領域間の神経活動の関係性についても検証する。
また、HCN1ノックアウトマウスの聴覚性弁別課題において、消去学習や逆転学習、記憶の減弱実験等を行い、HCN1ノックアウトによる学習亢進や固執行動、行動柔軟性に関する効果について検討する。特定の音に関連付けられたポーク穴の場所に関する固執行動について特に注目して検討することとし、固執行動中の標的領域の神経活動がどの様かであるかを空間表象の変容と関連付けて検討する。
これらの検討によって、空間表象の柔軟な変容をもたらす神経機構の動態を明らかにする。
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