2009 Fiscal Year Annual Research Report
線条体投射経路を介する行動制御の神経回路メカニズム
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19300109
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| Research Institution | Fukushima Medical University |
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Principal Investigator |
小林 和人 Fukushima Medical University, 医学部, 教授 (90211903)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
小林 憲太 公立大学法人福島県立医科大学, 医学部, 助教 (70315662)
甲斐 信行 公立大学法人福島県立医科大学, 医学部, 助教 (50301750)
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| Keywords | 強化学習 / 線条体 / 投射ニューロン / ドーパミン伝達 / ドーパミン受容体 / 神経活動 / 遺伝子改変動物 / イムノトキシン細胞標的法 |
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| Research Abstract |
線条体は、運動制御、運動学習、強化学習などの重要な脳機能を媒介する大脳皮質-基底核ループ回路において中心的な役割を果たす。この領域の機能変化は、パーキンソン病、ハンチントン病、ジストニアなどの神経疾患の発病や病態と深く関係する。線条体には、形態・電気生理学的に異なる複数のニューロンタイプが存在し、線条体からの投射は主に2種類の経路(直接路と間接路)を介して出力核の活動に影響する。本研究課題では、イムノトキシン細胞標的法など個体レベルの遺伝子改変技術を利用して、2種類の線条体投射経路を介して行動を制御する神経回路メカニズムの解明に取り組む。本年度は、線条体-淡蒼球ニューロンの弁別学習の実行における役割について解析した。イムノトキシン細胞標的法を用いて線条体-淡蒼球ニューロンを除去するために、D2R-IL-2Rα/YFPラットの線条体に組換え体イムノトキシンを注入し、目的ニューロンが選択的に除去されていることを解剖学的に確認した。弁別学習の課題として、聴覚弁別課題を利用し、この課題においてラットは2つのレバーのうち、2種類の異なる周波数の聴覚刺激を弁別してレバーを押すと報酬が得られることを学習する。この弁別課題を獲得させた後、イムノトキシン処理により線条体-淡蒼球ニューロンの除去を誘導し、その後の行動の実行における変化を解析した。ニューロンを除去したマウスでは、課題の正答率が顕著に低下したが、反応時間や遅延反応率に有意に変化は生じなかった。正答率の低下は、学習課題の継続により、数日後までに回復した。一方、標的ニューロンの除去は、学習と関係しない聴覚依存性驚愕反応および自発運動量や運動速度には影響しなかった。以上の結果から、線条体-淡蒼球ニューロンは行動選択の正確性に重要な役割を持つことが示唆された。
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