2019 Fiscal Year Research-status Report
Neuronal basis of facial expression in mice
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18K19496
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| Research Institution | Nagoya University |
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Principal Investigator |
山下 貴之 名古屋大学, 環境医学研究所, 准教授 (40466321)
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| Project Period (FY) |
2018-06-29 – 2021-03-31
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| Keywords | 光遺伝学 / 報酬 / ドーパミン / 洞毛 / 学習 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
嬉しそうな顔や悲しそうな顔などといったように、感情が顔に表れることはヒトではよく知られている。しかしながら、動物の表情による感情表現については体系的な研究がほとんどなされておらず、表情を生み出す神経回路機構やその進化については全く理解が進んでいない。私たちは、聴覚Go/No-Go課題を遂行中のマウスを観察する中で、報酬予測・報酬獲得・報酬省略のそれぞれのタイミングにおいて、マウスの頬にある洞毛（whisker）が特徴的な動きを示すことを発見した。本課題の学習過程において、報酬に関連する洞毛運動がどのように変化するかを調べたところ、（１）報酬予期に関連した洞毛の前側への動き（protraction）が課題学習の進行とともに表出すること、（２）報酬獲得に関連した洞毛のprotractionは学習進行によって変化しないこと、（３）報酬獲得後の洞毛の前後運動(whisking)は学習進行により穏やかになってくること、（４）報酬省略によって起きるwhiskingは報酬獲得後のそれよりも激しいことが明らかとなった。また、これら報酬関連の洞毛運動のみを入力データとし、マウスが報酬を予測したか否か、報酬を獲得したか否か、といった行動パラメータを正確に予測するコンピュータ・アルゴリズムを開発した。さらには、これらの洞毛運動のみならず鼻の伸縮や水平運動にも報酬関連の運動が見られることを見出し、候補神経の抑制実験により、これら運動を司る神経回路を明らかにしつつある。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
本研究は非常に挑戦的な内容であったため難航が予想されたものの、実験条件の最適化により大きなトラブルなく着実に課題学習中の洞毛運動データを収集することができ、当初の目標であった行動予測アルゴリズム開発を早期に完了することができた。さらには鼻における報酬関連運動を予期せず発見しただけでなく、報酬関連の表情筋の運動を司る神経を明らかにしつつあることから、本研究は当初の計画以上に進展していると判断する。
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| Strategy for Future Research Activity |
現時点までに得られている結果について、早期に論文発表することを当面の目標とする。それと並行して、ドーパミン神経特異的にCre組換え酵素を発現する遺伝子組換えマウス（DAT-Creマウス）にCre依存的にCa指示タンパク質GCaMPを発現するアデノ随伴ウイルスベクターを局所注入することにより、ドーパミン神経特異的にGCaMPを発現させたマウスを作成する。そのマウスに学習課題を遂行させ、報酬に関連する顔面運動とドーパミン神経の活動の相関を調べる。
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| Causes of Carryover |
連携研究者（NAIST 吉本潤一郎博士）との研究打ち合わせの多くをweb会議としたことにより旅費を削減したこと、および、実験の条件検討が当初の計画よりも短期に終了し論文作成に移ったことから、消耗品類として計上していた実験用品のうち光ファイバー類などへの支出が当初の予定に比べて減額されたことにより次年度使用額が生じた。次年度使用計画としては、論文投稿準備のため停止中である光刺激実験を再開するためのファイバー・カニューレ類などの消耗品やマウス管理維持費（その他）として用いる。
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Research Products
(4 results)
