2017 Fiscal Year Research-status Report

マルチニューロン記録法で解明するデフォルト脳活動の神経基盤

Research Project

Project/Area Number	17K12703
Research Institution	Hiroshima University
Principal Investigator	齊木愛希子広島大学, 医歯薬保健学研究科(医), 特任助教 (00779051)
Project Period (FY)	2017-04-01 – 2019-03-31
Keywords	デフォルト脳活動 / 安静時脳活動 / げっ歯類 / マルチニューロン記録
Outline of Annual Research Achievements	デフォルト脳活動は安静時に大きな活動を示す脳活動であり、近年さまざまな精神疾患との関連が指摘され、正常な精神活動の維持に不可欠な脳活動であると考えられている。この脳活動はげっ歯類においても存在することが近年示されたが、げっ歯類に複雑な課題を課し、その際の脳活動を測定することの困難さからこれまで「課題時と比較した安静時の活動」としての報告はほとんどなかった。そこで本課題では、課題遂行中のげっ歯類からの多領域マルチユニット記録を行い、課題遂行時と比較して安静時に活動が高まる脳部位を細胞・脳活動ネットワークレベルで明らかにすることを目的とした。本年度は、課題遂行時と安静時を明瞭に区別するため、自由行動下におけるマウスから複数領域の脳活動を同時に記録する実験系の構築を試みた。脳の複数ヶ所からの安定した活動の記録に成功したが、自由行動下におけるマウスは課題中以外も動き続けていることが多く、「安静時」を定義することが困難であった。そこで頭部固定状態のマウスに課題を課し、課題の各トライアル中の活動とトライアル間インターバルを、それぞれ課題遂行時と安静時と定義し実験を進めることにした。頭部固定状態ではマウスの行動は制限されるため、脳活動もより課題に集中した活動が捉えられると考えており、またマウスの安静状態も定義しやすくなる。マウスに音と報酬を関連付けさせる行動課題を課したところ、マウスはおよそ２週間で音と報酬との関連付けを学習した。しかし、１セッションあたり約５０トライアルでマウスは課題へのモチベーションを失ってしまい、またトライアル間インターバルの長さも十分長く設定できてない。トライアル中と安静時の細胞活動を比較するためには、より多くのトライアル数と十分長いトライアル間インターバルが必要であるため、現在マウスの報酬量や課題内容を再検討している。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 3: Progress in research has been slightly delayed. Reason 初年度は課題遂行時と安静時の区別を明瞭にするため、まず自由行動マウスの実験を試みたが、マウスの行動から安静時を区別することが困難であり、実験系の再検討が必要であった。その後頭部固定動物を用いた新規の行動課題の構築に取り組んだが、行動課題の構築にさまざまな検討が必要となっており、神経活動データの蓄積には至っていない。ただし、覚醒動物における神経活動の多領域同時記録には成功しているため、行動課題が構築でき次第、すぐに行動と神経活動との相関性を解析することができる見込みである。
Strategy for Future Research Activity	前年度に引き続き頭部固定動物を用いた行動課題を検討し、行動中と安静時を比較できる行動パラダイムを完成させる。特に１セッションあたり多くのトライアル数と長いトライアル間インターバルをもつような行動課題を設定し、実験の効率化のためにより早くマウスが学習できるような学習プログラムを開発する。さらにデフォルト脳領域とみなされる領域とそれ以外の脳領域から同時に脳活動を記録し、細胞の発火活動や局所フィールド電位を比較する。以上により、マウスにおけるデフォルト脳領域の探索と、脳活動と行動との関連性を検討する。