2020 Fiscal Year Annual Research Report
The brain circuit mechanism for controlling the serotonin to promote the waiting behavior for future rewards : The verification by combination of calcium imaging and optogenetics.
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18K06346
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| Research Institution | Okinawa Institute of Science and Technology Graduate University |
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Principal Investigator |
宮崎 佳代子 沖縄科学技術大学院大学, 神経計算ユニット, 研究員 (80426577)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | セロトニン / 報酬待機行動 / 光操作 / Ca画像化 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
私達はこれまで背側縫線核セロトニンには「将来の報酬のためにじっと待つ辛抱強さ」を調節する機能があることをラットやマウスを用いた実験で明らかにしてきた。背側縫線核へは内側前頭前野、前頭眼窩野、手綱核からの強い投射入力があり、それらが統合されていつ得られるか分からない報酬のためにどれくらい待つかの意思決定に繋がっていることが予測される。各脳部位の神経活動がどのように待機行動に影響を与えるのかを捉える上で、従来の薬理的方法では部位特異的ではあるが継続的に不活性化するためこの観察が不可能であった。そこで本研究は光操作で各脳部位の神経活動を不活性化させるタイミングを制御しながら、同時に内視鏡型蛍光顕微鏡（Inscopix nVista）によるカルシウムイメージングで報酬待機行動中の背側縫線核のセロトニン細胞群の活動を記録する実験を計画、実行している。実験ではセロトニン神経活動と因果関係がある報酬待機行動を中心にした各課題行動中に、Inscopix nVistaを用いて背側縫線核セロトニン神経活動を記録しながら、そこへ投射する脳部位の神経活動を光操作で制御する。Inscopix nVistaと光操作を組み合わせることに加え、背側縫線核のような脳深部から神経活動を画像情報として記録するのは技術的な難易度が高まるが、このような詳細な実験を行うことで精神機能の中でセロトニンが正常に機能するに至る複雑な神経メカニズムに迫ることが可能になる。この研究を発展させ、うつ等の精神疾患が生じた脳内ではこのメカニズムに何らかの機能変化が生じているのかについて明らかにするなど、セロトニンが関わる精神疾患について新たな治療方法に繋がる踏み込んだ発見を目指したい。
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