2019 Fiscal Year Annual Research Report
Neural substrates for the functional shift of neural circuit during learning
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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 – 2020-03-31
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| Keywords | 大脳基底核 / 習慣形成 / 学習 / 運動スキル |
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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。
最終年度は、これまでの実験で得られた行動実験のデータを用いて、詳細な追加解析を実施した。レバーを押すと一定確率で餌報酬が得られる行動課題を繰り返し訓練すると、ラットの意思決定およびレバー押し行動はステレオタイプ化した行動へ変化する。そこで習慣化に伴う動作学的変化の指標として、課題中にレバー押し間隔が減少し、短期間にレバー押しが頻発する期間（バウト期）を定量的に評価した。その結果、野生型ラットのバウト期の長さは訓練回数に伴い増加することを明らかにした。また、小脳破壊群とコントロール群の学習に伴うバウト数の変化に差は見られなかった。
本申請課題を通して、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を確認した。更に、体性感覚野と小脳の神経活動が行動の習慣化に伴い増加すること、線条体および小脳の神経活動はレバープレスの頻度や間隔と高い相関があることを明らかとなった。しかしながら、神経活動の増加した小脳を局所破壊したところ、小脳は習慣形成において行動学的、動作学的に関与していないことが示唆された。ヒト脳機能イメージング研究では、しばしば習慣行動時に小脳の活動が亢進することが報告されてきたが、本結果では小脳と習慣行動の間に因果関係を認められなかった。今後、先行研究との結果の相違に関して更に詳細な検証を行う必要がある。
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