2019 Fiscal Year Research-status Report
The role of serotonin projection under negative emotions.
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18K07356
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| Research Institution | Kansai Medical University |
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Principal Investigator |
安田 正治 関西医科大学, 医学部, 講師 (90744110)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
永安 一樹 京都大学, 薬学研究科, 助教 (00717902)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | セロトニン / 背側縫線核 / 黒質網様部 / サル / 情動 / 認知 / 光遺伝学 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
報告者らは2頭のサルに対し、報酬（正の情動）、音（中立の情動）、嫌悪刺激（負の情動）それぞれと関連付けられた条件刺激への学習を行わせた。学習した条件刺激を選択課題中に提示した結果、嫌悪刺激と関連付けられた条件刺激を提示した条件において、サルの自律神経系応答が交感神経系優位となった（脈波の上昇、瞳孔径散大）。これは、認知課題中の条件刺激提示によりサルの情動を継続的に変化させたことを意味する。また我々は、種々の情動下での認知行動にセロトニンがどのような役割を果たすのかを明らかにするために、セロトニン細胞特異的遺伝子上流配列(TPH2PH2遺伝子プロモーター)をもつウイルスをサル背側縫線核へ局所注入し、セロトニン細胞内への光駆動性チャネルロドプシン(ChR2)の発現を試みた。そして光遺伝学的手法により、光刺激に興奮性の応答を示すセロトニンニューロンを同定、その課題関連活動を解析した。その結果、パブロフ条件付けにおいて正の情動条件でより強い活動を示すニューロン、負の情動条件でより強い活動を示すニューロンの両方のタイプが見つかっている。またこれらのニューロンは認知課題において、サルの選択行動に依存した反応を示した。これらの反応は試行開始前の期間に生じており、セロトニンニューロンの活動が認知行動に影響を及ばす可能性を示唆する。次に報告者らは大脳基底核へのセロトニン投射を同定するため、背側縫線核の投射領域である黒質網様部(大脳基底核の出力核)で光刺激を行った。その結果、一部のニューロンが興奮もしくは抑制性の光応答を示した。これまでのところ、セロトニン直接入力が示唆される黒質網様部ニューロンにおいて、正の情動条件下でのより強い神経活動が認められている。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
やや遅れている要因として、光遺伝学を用いた電気生理における侵襲性の高さが挙げられる。神経細胞の光応答を計測するためには光ファイバーと記録電極の両方を脳内に刺入する必要があり、そのため記録電極のみを刺入する通常の電気生理実験と比べ、脳へのダメージが大きい。この問題を軽減するため、ファイバー先端の形状を改良、直径のより小さな電極を使用するなど、侵襲性の低い電極作成のための術開発に時間を要した。またこうした侵襲性の高い実験を高頻度で行うことは動物の健康状態悪化へのリスクを増大させることから、通常の電気生理学実験よりも記録実験のインターバルを長くとる必要があり、データ獲得により長い期間を要した。進捗状況の遅れをもたらしたもう一つの要因として、コントロールデータを感染サル以外の他個体から得る必要があったということが挙げられる。AAV注入箇所である背側縫線核は脳正中付近に位置するため、片側の脳半球に限局してウィルスを注入することが難しい。さらにセロトニンニューロンの汎性投射は両側の脳領域に及ぶ。そのため感染サルにおいてChR2未発現の脳半球を特定することは難しく、本研究では、ChR2未発現領域での光応答性を確認するために、感染サルとは別の個体を用いた。その結果、CHR2未発現の神経細胞においても一定の光応答が観察されたため、感染サルでの光刺激強度の設定を再検討する必要が生じた。この作業には感染サルでの実験結果とコントロール実験の結果との慎重な比較が必要とされ、当初予想していたよりもより多くの時間を要した。
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| Strategy for Future Research Activity |
セロトニン投射の直接入力を受け取る細胞の課題関連活動を、SNrで引き続き記録する。またセロトニン系の課題関連活動とサルの行動とに因果関係があるのかを明らかにするめ、背側縫線核、SNrそれぞれにおいて光刺激を行い、セロトニン投射の活性化がサルの認知行動にどのような影響を与えるのかを解析する。さらにセロトニン投射の影響がどの様な機能を持つ神経回路によってなされているのかを明らかにするため、投射先であるSNrの逆行性刺激と、投射元である背側縫線核からの単一細胞外記録を同時に行うことにより、SNrへのセロトニン投射を同定、その情動表現、課題関連活動を記録する。これらの結果を集めた後、免疫組織化学的手法によりAAVの感染、ChR2の発現の有無を確認する。
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| Causes of Carryover |
2019年度は、ファイバーケーブルなどの物品費が当初計画よりも少なく済み、次年度使用額が生じた。翌年度はこの額を合わせ、予定している高額設備の購入、追加で必要となるファイバー電極の購入に充てる。
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Research Products
(2 results)
