2017 Fiscal Year Research-status Report
意思決定の習慣化を司る脳神経回路：皮質線条体路を起点とした脳内ネットワークの解明
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17K14951
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| Research Institution | Niigata University |
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Principal Investigator |
吉岡 望 新潟大学, 研究推進機構, 特任助教 (20708375)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 皮質線条体路 / 意思決定 / 習慣化 / ウイルスベクター / イムノトキシン / 光遺伝学 / 化学遺伝学 / 道具的条件付け |
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| Outline of Annual Research Achievements |
ヒトを含めた動物は、学習を重ねることで結果を予測しながら臨機応変に行動する“目標指向型”の意思決定から、繰り返した行動を自動的に実行する“習慣型”の意思決定に切り替えて円滑な行動を可能にする。目標指向型の意思決定には、眼窩前頭皮質などの前頭前皮質から起こる皮質線条体路の関与が報告されているが、習慣型の意思決定における皮質線条体路の関与は殆ど分かっていない。本研究では、意思決定の習慣化を司る脳神経回路として、皮質線条体路を起点とした脳内ネットワークを明らかにする。平成29年度は、ウイルスベクターによる神経路選択的な遺伝子発現系を用いてイムノトキシン細胞標的法、化学遺伝学、光遺伝学といった多彩な方法によって皮質線条体路を機能操作するための実験系を確立した。
逆行性レンチウイルスベクターを線条体に注入してヒトIL2αをマウスの皮質線条体路に発現させてからヒトIL2αを認識するイムノトキシンを大脳皮質に注入することで皮質線条体路を領野選択的に破壊したマウスにおいて道具的条件付けを実施して、この神経路の行動生理学的な役割を解析した。さらにCre依存的に遺伝子発現を誘導するFlexシステムを応用して、線条体と大脳皮質の其々に注入した逆行性レンチウイルスベクターと順行性アデノ随伴ウイルスベクターに二重感染した皮質線条体路のみでClozapine-N-Oxide（CNO）依存的に神経活動を操作できる人工受容体のDREADDを発現させることで、この神経路の活動を薬理的に操作できることを神経活動指標のc-Fos発現により示した。同様の方法により、皮質線条体路にチャネルロドプシンを発現するマウスを作成し、このマウスの大脳皮質において光刺激により発火する神経細胞を同定できた。来年度は化学遺伝学と光遺伝学による皮質線条体路の機能操作が線条体などの神経活動や道具的条件付けに及ぼす影響を解析していく。
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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、道具的条件付けにおける皮質線条体路の役割を解析して、さらに皮質線条体路を化学遺伝学と光遺伝学により機能操作する実験系を確立した。これによって平成30年度以降に、化学遺伝学と光遺伝学により皮質線条体路を機能操作して、これを解析するための準備が整った。
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| Strategy for Future Research Activity |
現在までに、イムノトキシン細胞標的法による皮質線条体路の選択的破壊によって、この神経路の生理機能の解析が進んでいる。まずは、この成果を国際学術誌に論文発表することを優先して研究を進めていく。さらに本年度に確立した化学遺伝学と光遺伝学による皮質線条体路の機能操作法を用いた解析も進めていく。また皮質線条体路を構成するニューロンサブタイプの其々を選択的に機能操作できるシステムを確立することで、その神経ネットワークの違いを明らかにしていく。最終的には全脳的な解析によって皮質線条体路を起点とした脳内ネットワークの全容にも迫りたい。
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| Causes of Carryover |
前年度に研究機関を異動したために、当初予定していた計画の一部を来年度以降に繰り越した。来年度は、今年度実施しなかった分を含めて計画を実施していく。
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