Mechanism of cognitive flexibility in the microcircuit of striatum.

2020 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 18K03178
• Research Institution: Hiroshima University
• Principal Investigator: 橋本 佳奈 (岡田佳奈) 広島大学, 医系科学研究科(医), 研究員 (50528263)
• Project Period (FY): 2018-04-01 – 2021-03-31
• Keywords: 神経回路網

Outline of Annual Research Achievements

本研究課題は、線条体内のマイクロサーキット(局所回路)の機能的変容が認知柔軟性にどのような役割を果たすのかを、コリン作動性介在神経細胞の役割を中心にして生理心理学的に検討することを目的としていた。認知柔軟性とは、動物が刺激と行動、報酬の間の連合関係などを学習した後で、その刺激―反応―結果間の関係の変化に合わせて行動を変化させていく能力のことである。この行動柔軟性の実行には大脳皮質－基底核回路を含む様々な脳領域を介した神経機構が推定されているが、その機構に関しては、まだ十分に明らかではない。本研究では、この回路内でも特に報酬についての学習に関して重要であり、特徴的なマイクロサーキットを持つ線条体に注目し、認知柔軟性に関与することが度々報告されている背内側線条体コリン作動性介在神経細胞を中心とした神経機構が認知柔軟性の機能をどのように果たしているのかの解明に取り組んだ。まず、Cre-loxpシステムを利用して細胞特異的な光遺伝学的操作を行うため、ラット背内側線条体に対して新たなウイルスベクター接種を行った。更に、場所細胞活動の柔軟性や空間学習自体の亢進に関係していることが報告されている電位依存性チャネルに注目し、当該チャネルノックアウトマウスを用いて、行動柔軟性を要する聴覚反応課題を行った。このチャネルは、線条体コリン作動性介在神経細胞が学習の手掛かりに対して示す応答反応とその基礎となる持続的発火の生起に深く関与していることでも知られている 。結果、当該チャネルノックアウトマウスにおいて、レジリエンスを要する行動柔軟性課題における聴覚反応学習の亢進がみられた。これは、線条体コリン作動性介在細胞の学習性応答がレジリエンス型の行動柔軟性の実行に関与する可能性を示唆するものであるが、この可能性の検証にはさらなる部位特異的な検証を要する。