The neural basis of mode shift in decision making: the mechanism of its breakdown with the locus coeruleus as the starting point

2019 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 16K04429
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Research Field: Experimental psychology
• Research Institution: Fukushima Medical University
• Principal Investigator: Iguchi Yoshio 福島県立医科大学, 医学部, 助教 (20452097)
• Project Period (FY): 2016-04-01 – 2020-03-31
• Keywords: 意思決定 / 青斑核 / ノルアドレナリン / 背側線条体 / 化学遺伝学 / イオンチャネル / オペラント学習

Outline of Final Research Achievements

By the time we started this study, we had a working hypothesis: noradrenergic projection from the locus coeruleus (LC) to the anterior cingulate cortex is a switch for a mode of decision-making (goal-directed/habit) shift; this behavioral function is realized through the regulation of the functional balance between the medial and lateral parts of the dorsal striatum. In this study, we developed three basic technologies necessary to test this hypothesis: (i) techniques to manipulate the in vivo activity of the LC neurons; (ii)techniques to inhibit the in vivo activity of the catecholaminergic neurons of rodents; (iii) an evaluation system for decision control modes in rodents. These projects have progressed smoothly, and we will be able to conduct experiments in behavioral neuroscience by integrating these basic technologies.

Free Research Field

行動神経科学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

中枢ノルアドレナリン（NE）系の活動操作のための基盤技術開発に成功し，今後はこれらを有機的に統合した仮説検証が可能になった。青斑核ニューロンの活動性が中程度の場合（生理的な条件），背側線条体内側部の機能が同外側部に比べて亢進し，意思決定は目標追跡モードで制御される；青斑核ニューロンの活動が高い場合と低い場合の両者（急性ストレス負荷時，あるいは慢性ストレス負荷の結果としてNEシナプス伝達がブレークダウンした状態）で背外側線条体は機能亢進を示し，意思決定は習慣モードに偏移する，と予想される。今後の仮説検証の過程で，意思決定に異常をきたす複数の疾患に共通した病態解明と，新たな治療法開発が期待される。