2019 Fiscal Year Annual Research Report
感覚入力から摂食行動に至る神経回路機構の解明～嗅覚系をモデルにして～
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18J21358
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| Research Institution | Doshisha University |
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Principal Investigator |
塩谷 和基 同志社大学, 脳科学研究科, 特別研究員(DC1)
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| Project Period (FY) |
2018-04-25 – 2021-03-31
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| Keywords | Tenia Tecta / 嗅覚 / 嗅皮質 / 内側前頭前野 / 摂食行動 / 電気生理 / 光遺伝学 / オペラント条件付け |
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| Outline of Annual Research Achievements |
1.Go/No-Go学習時の嗅皮質の一部であるTenia Tecta (TT)ニューロンの情報解明: TTニューロンが、匂いで摂食行動が惹起される際に何をコードしているのかを明らかにするために、匂いが提示される匂いポートと報酬(水)が得られる水ポートが壁に設置されているオペラントボックスを用い、匂いを手掛かりとしたGo/No-Go学習課題を行わせた。学習成立後、上記の行動課題中にTTニューロンの活動の記録を行った。ニューロン活動の解析を行った結果、TTニューロンが匂い、報酬の期待時、報酬の獲得時等の様々な行動状態（シーン）に対して応答することが判明した。この結果は、TTニューロンが単にボトムアップからの匂い情報をコードしているだけではなく、TTは内側前頭前野（medial prefrontal cortex, mPFC）と直接の接続があることからmPFCからのトップダウンの入力を受けることが示唆される。
2.光遺伝学による、匂いで惹起される摂食行動に対するTTの関与の検証: TTが匂いで惹起される摂食行動の表出に必須であることを確かめるために、上記の行動課題時に光ファイバーを通じてレーザー光を照射し、マウスの行動にどのような変化が起こるのかを検証を現在行っている。
3.光遺伝学による、匂いで惹起される摂食行動に対するmPFCからTTへの入力の役割解明: mPFCからTTへ投射するmPFCニューロンのみを光制御し、上記の行動がどのように調節されるのかを明らかにするために、軸索から逆行的に感染し、感染細胞にCreタンパクを発現するAAVをTTに投与した。その後、Cre存在下オプシンを発現するAAVをmPFCに投与することで、TTに軸索を伸ばすmPFCニューロンにのみオプシンを発現させた。
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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
当初の予定通り、匂いを用いたGo/No-Go学習課題中に電気生理学的手法でのTTニューロンの活動の記録、光遺伝学的手法を用いて匂いで惹起される摂食行動の表出に対するTTの関与の検証を行った。電気生理学的手法を用いて、Go/No-Go学習課題を訓練させたマウスのTTニューロンから十分な数の神経活動の記録を行うことができた。TTニューロンは、単に匂い提示区間だけでなく、報酬の期待時、報酬の獲得時等の様々な行動状態（シーン）に対して応答することが明らかとなった。
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| Strategy for Future Research Activity |
匂いで想起される摂食行動に対するTTの関与の検証を行うために、TTにオプシンを発現させ、学習行動課題時に光ファイバーを通じてレーザー光を照射し、マウスの行動にどのような変化が起こるのかを引き続き検証する。また、匂いで想起される摂食行動に対するmPFCからのTTへのトップダウン入力の役割を明らかにするために、mPFCからTTへ投射するmPFCニューロンのみを光制御し、この経路が学習課題行動にどのように寄与するかを明らかにする。
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