2017 Fiscal Year Research-status Report
学習依存的に神経回路シフトを誘導する神経基盤の解明
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17K13114
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| Research Institution | Fukushima Medical University |
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Principal Investigator |
瀬戸川 将 福島県立医科大学, 医学部, 博士研究員 (30760508)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 線条体 / 小脳 / 意思決定 / 知覚－運動学習 / 習慣形成 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
「できなかった」ことが「できる様になる」過程で，“行動の学習・実行を担う特定の神経回路が異なる神経回路へシフトすること”が示唆されているが，どのような生理学的メカニズムにより達成されるか殆ど分かっていない。そこで申請者は，小動物脳機能イメージング法(18F-FDG-PET)とオペラント行動実験を組み合わせた実験系を確立し，学習中の脳神経回路シフトについて調べた。実験動物は、野生型ラット（Long Evans）を用いて行った。課題は、1回レバーを押すと1粒のペレットが報酬として与えられる単一レバー押し課題を用いた。この課題は繰り返し行われる事で“柔軟な意思決定が可能な目標指向性行動”から，“意思決定が固定化される習慣行動”へと変化する習慣形成を促すことが出来る。18F-FDG-PETによる脳神経活動の測定は、訓練前、および訓練中に合計4回行った。また，ラットの学習段階(目標指向性行動または習慣行動)を行動学的に明らかにするために，18F-FDG-PET測定後に報酬価値低下テストを行った。その結果、本研究では①訓練に伴いラットの行動が目標指向性行動から習慣行動へ遷移すること、②レバー押し行動の間隔の低下、およびレバー押しのタイミングのばらつきが減少すること、③体性感覚野と小脳の神経活動がラットの行動の習慣化に伴い増加すること、④線条体および小脳の神経活動はレバープレス頻度やレバープレス間隔と高い相関があること、を明らかとした。
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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
平成29年度は、小動物脳機能イメージング法（18F-FDG-PET）を用いてラットの行動が習慣化する際の脳神経活動パターンの変化を調べた。先行研究では、大脳基底核・線条体が習慣行動の学習・実行に重要な役割を果たすことが報告されてきた。一方、本研究では、習慣行動の獲得・実行時に新たに体性感覚野、並びに小脳の神経活動が関与することを突き止めた。
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| Strategy for Future Research Activity |
これまでの研究にて、小動物脳機能イメージング法を用いて複数の脳領域の神経活動と習慣行動の間に相関関係があることを明らかにした。平成30年度は、当初の計画通り、これまでの研究にて明らかとなった神経活動領域を標的に薬理学的な介入を行い、脳神経活動と習慣行動の因果関係を明らかにする。また、同定した脳領域が行動の実行にどのように関与するか学習段階別に調べるために、可逆性の神経活動阻害剤を用いた実験を実施する予定である。
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| Causes of Carryover |
ラットの購入・維持費、神経活動阻害剤等の試薬購入費用に充てる。
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