2020 Fiscal Year Research-status Report
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18K06877
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| Research Institution | Meikai University |
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Principal Investigator |
村本 和世 明海大学, 歯学部, 教授 (10301798)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
横須賀 誠 日本獣医生命科学大学, 獣医学部, 教授 (90280776)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 風味形成 / 連合学習 / 島皮質 / フラビン蛋白in vivoイメージング法 / 梨状皮質 / 嫌悪学習 / 嗜好学習 / 多感覚相互作用 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
食に関する感覚情報は，味覚に加え食材のにおいや口腔粘膜の感覚などを統合した風味によって評価されているが，風味の形成機構については不明である．本研究は，風味形成の脳内機構解明を目的に，内在性フラビン自家蛍光を利用したin vivo機能イメージング法により味とにおい刺激への皮質応答を計測し，島皮質が情報統合に重要な役割を果たしていることを明らかにしてきた．
これまでに，実験用マウスに味とにおいの連合学習を獲得させ，学習前後の味・ニオイ刺激に対する皮質応答の比較を行ってきた．また、動物が嫌悪する味質である苦味（キニーネ）とバナナ臭（アミルアセテート：AA）を与えてAAに対する嫌悪学習を獲得させた動物を検討し，嫌悪学習獲得マウスでは，ニオイ刺激に対しては嗅皮質である梨状皮質（PrC）だけでなく島皮質にある味覚野（GC）にも応答が拡張し，キニーネ刺激に対してもGCだけでなくPrCも応答するようになることを明らかにした．嫌悪学習によって感覚刺激に対する皮質応答が改変され，関連付けられた異なるmodalityに対して応答することを明らかにしたのである．さらに,キニーネの代わりにマウスが嗜好性を示すスクロース（甘味）を用いて,AAに対して嗜好学習を成立させた場合にどのような変化が現れるのかについても検討した．嗜好学習でも嫌悪学習と同様に,学習成立によってニオイに対してGC応答が,スクロースに対してPrC応答が現れるという皮質応答領域の拡張が観察された．嫌悪/嗜好いずれの学習でも，味とにおいの間に連合学習が成立することでて，単一modalityの責任皮質領域が本来とは異なるmodalityの刺激にも応答性を獲得することが明らかとなり，これが風味学習の基本でないかと考えるに至っている．また，学習訓練には用いていない味質やにおいではこのような応答皮質領域の拡張は認められないことを確認した．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
4: Progress in research has been delayed.
Reason
本研究の実施計画・方法は大きく4つに分けて計画していた．①味覚・嗅覚刺激に対する脳内応答について，GRIN-rodレンズを応用して通常では生体で観察の難しい脳深部を含めて検討を行う．②神経活動マーカーを用いたて風味形成に関わる脳領域（神経回路解析）を組織化学的に検討する．③味とニオイの連合学習をマウスに訓練し，学習による可塑的な皮質応答の変化を検討する．④行動薬理学的に脳内の特定の領域に薬剤を投与して，学習やその結果としての行動変化，刺激に対する皮質応答への影響を解析する．以上の4項目である．2019年度までは概ね順調に計画を進めてきたが、2020年度はCOVID19感染拡大による緊急事態宣言下での影響などを受けて，研究計画遂行が大幅に抑制されてしまった。大学の閉鎖、業者の出入り制限による試薬や機材の調達困難，宣言解除後も物品を発注しても入荷に異常なほど遅延が生じる、実験実施者たる大学院生の離脱など、多大な影響を受けてしまった．また、学会なども開催が制限を受け、情報収集や成果公表なども不十分となってしまった．
上記4つの計画区分の内、2020年度行ったのは、③の風味学習（味とにおいの連合学習）に関する検討のみであった．この内容については、現在論文作成中であり，そのための細部を補強するための実験（論文精度を上げるための補完データや補足のための確証実験で，学習訓練とは無関係の味やニオイに対する皮質応答を確認したり，行動的な観察を違う観点から行うなど）を2020年度は主として行った．
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| Strategy for Future Research Activity |
2020年度はほとんど研究の進捗ができず，大幅に遅れてしまった．2020年度は本研究計画の最終年度であったが，COVID19感染拡大などを理由に，助成期間の延長を認めていただいている．2021年度は基本的に，本来最終年度である2020年度に計画していた内容を履行することとなる．すなわち，GRIN-rodレンズを用いた脳深部ニオイおよび味応答についての解析，および脳の多領域同時計測による総合的な情報統合機構に関する検討を試みる予定である．．
また，研究計画の中で味とニオイの連合学習による皮質応答領域の可塑的変化についは，予想以上に興味深いデータが得られているので，2021年度もさらに検討を行う計画である．味とにおいの連合学習の評価として，これまで2ボトル嗜好性テストを行い，内容の異なる2瓶の飲水量の比較によって飲水行動の嗜好性を評価してきた．しかし，嗜好性評価については，飲水量の比較だけでは嗜好行動以外に帰因する要因も排除しきれず，不十分と考え，より行動自体を定量的に評価する手法の導入が考えられたため，さらに別の観点から計測を行う予定である．具体的には，最終年度となるが，既に昨年度末から行動評価システムとしてLick計測システムの導入を進めており（現時点ではまだ未入荷），マウスのLick回数を計測することで嗜好性を行動としてより定量的に評価する計画である．
さらに，本研究で最も予定よりも遅れているのは神経活動マーカーを用いて風味形成の神経回路を組織化学的に解析するプロジェクトである．これについては，分担研究者との共同研究となっているが，必要な抗体や試薬等は準備済みで，具体的に進めていきたい．具体的には，アデノ随伴ベクターをもちいて風味学習した際の回路を可視化し，脳組織の透明化技術と合わせて，島皮質を中心とした風味形成回路を可視化して形態学的に改名することを目標としている．
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| Causes of Carryover |
2020年度はCOVID19の感染拡大による春期の緊急事態宣言下での大学の入構禁止措置や，その後もオンライン授業の準備や学務などに例年以上に時間的負担が増し，さらには研究試薬や機材等の入荷遅延などのため，計画していたような研究の遂行ができず，研究費の使用がほとんどできなかった．さらに，当初予定していた新大学院生の進学取り止めなどで実質的に研究実施者がいなくなってしまい，研究費の使用ができない状況となってしまった．2020年度は最終年度であったが，上記のような事情により計画通りに研究費を使用することができなかったため，助成期間の延長を申請し，2021年度までの助成延長となっている．
2021年度は，研究代表者の研究室で留学していたメンバーが帰国したことにより研究を遂行するメンバーの増員が見込めるため，研究活動の再開が可能となり．科研費を有効に活用する予定である．動物の行動実験で動物の飲料に対する嗜好性を測る評価方法について，これまで行ってきたやり方に加えてさらに行動そのものをより定量的に評価するため，Licking計測システムの導入を行い，このシステムでこれまでのデータの補強を行い，最終年度での論文作成の一助とする予定である．このシステム購入を最終年度直前に既に進めている．
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Research Products
(5 results)
