2018 Fiscal Year Research-status Report
Decoding reward signals of self and others in the lateral hypothalamus and related neural networks
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18K03194
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| Research Institution | National Institute for Physiological Sciences |
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Principal Investigator |
則武 厚 生理学研究所, システム脳科学研究領域, 助教 (80407684)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 報酬 / 社会性 / 視床下部外側野 / 自己 / 他者 / ドーパミン / 内側前頭前野 / 神経回路網 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
主観的報酬情報の生成過程を解明するため、H30年度は、サル二頭を同時に用いた社会的条件づけを行い視床下部外側野（lateral hypothalamus, LH）と前頭前野内側部 (medial prefrontal cortex, mPFC)の神経活動の多点同時記録を行い、LH内およびLH―mPFC間の神経情報の流れを確認した。
3ペアのサルからmPFC、LH、中脳DA細胞の単一神経細胞活動および複数の局所電場電位の記録を行い、これらの神経細胞活動および局所電場電位を解析した。その結果、LHは他者の報酬情報に自己の報酬価値が影響を受けるという主観的報酬価値を表現していることを確認した。またLHから記録された局所電場電位に対し解析を行ったところ、LH内の神経活動が刺激呈示直後に協調して働くことが示唆された。さらに同時記録されたLHとmPFCの局所電場電位に対し、グランジャー解析を行い領域間の神経情報の流れを確認したところ、mPFC→LHという神経情報の流れを同定した。以上の結果から、LHが主観的報酬価値生成に必要不可欠な脳部位であることが示唆された。これらの結果および関連する結果をまとめ、日本神経科学大会および北米神経科学大会にて報告した。
以上から、本研究の進捗は順調であり計画通りであるといえる。次年度以降の目標であるLH―中脳 (ドパミン細胞) の部位間の情報の流れを明らかにするため、引き続きサル3ペアの神経細胞活動の記録を継続する。
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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
H30年度は、「LH内・ LH―mPFC間の自他の報酬情報の流れを同定する」という目標に対し、サル3ぺアのLHとmPFC細胞に対し、単一神経細胞活動記録および多チャンネルの複数電極による神経細胞・局所電場電位の同時記録を行った。
LHの神経細胞活動を解析した結果、報酬の主観的価値を表現していることを確認した。LHにおいて、自己の報酬確率が高くなればなるほどその応答が高くなり、他者の報酬確率が高くなればなるほど応答が低くなるといった中脳DA細胞と似た性質に加え、その反対のパターン、すなわち自己の報酬確率が高くなればなるほどその応答が低くなり、他者の報酬確率が高くなればなるほど応答が高くなるといった活動が認められた。このような活動はサル3ペアにおいて確認された。また局所電場電位を解析したところ、LH内の神経活動の相関が刺激呈示直後に上昇することが明らかとなった。この結果はLH内神経細胞が協調して働いていることを示唆している。さらにLHとmPFCの局所電場電位に対してコヒーレンス解析を行ったところ、LH―mPFC間の神経活動の協調が刺激呈示半ばから有意に高くなった。加えて、LH―mPFC間の神経情報の流れをグランジャー因果解析を用いて確認したところ、mPFC→LHという神経情報の流れがLH→mPFCという神経情報の流れよりも多いことが明らかとなった。
以上のように、LH内における神経細胞活動の協調やLH―mPFC間の神経情報の流れを明らかにし、本年度の目標を達成した。
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| Strategy for Future Research Activity |
次年度（H31年度）では、当初の予定通り、LH―中脳 (ドパミン細胞) 間の自他の報酬情報の流れを同定する。H30年度と同様、スパイク (発火頻度やタイミング) ・局所細胞外電位といった神経活動を解析対象とし、グランジャー因果性やコヒーレンス解析といった時系列信号解析によって、大脳皮質のみならず皮質下を含んだ自他の報酬情報処理ネットワークにおける信号処理過程の同定を試み、仮説を検証する。そして得られた神経生理学的データに基づき、主観的価値生成のアルゴリズムを提供することを目指す (H32年度)。
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| Causes of Carryover |
社会的条件づけを行ったサルを二頭同時に用いるという本研究を円滑に遂行するため、二頭の実験動物を購入予定であったが、実験が概ね順調に進みH30年度に購入する必要性がなかった。このため、購入を次年度に延期した。
また、当該年度に多チャンネル神経活動記録用電極を二本購入予定であったが、以前から使用している電極で引き続き記録が可能であったため、この購入を延期した。電極については次年度に購入を延期、また購入の必然性がなければ実験用パソコンや器具等購入を予定している。
その他、優れた処理機能を持つ解析用の計算処理解析用のパソコンや、実験動物の手術や日々のケアに使用する医薬品等の手術関連費、学会参加による旅費等は当初の予定通りであった。
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