2023 Fiscal Year Final Research Report

The neural basis of modulation in decision-making under negative emotions: Exploring the extended amygdala-basal ganglia circuit.

Research Project

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Project/Area Number	19H03540
Research Category	Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
Allocation Type	Single-year Grants
Section	一般
Review Section	Basic Section 51020:Cognitive and brain science-related
Research Institution	Kansai Medical University
Principal Investigator	NAKAMURA Kae 関西医科大学, 医学部, 教授 (40454607)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	永安一樹京都大学, 薬学研究科, 助教 (00717902) 石井宏憲関西医科大学, 医学部, 助教 (30636676) 山中航順天堂大学, スポーツ健康科学部, 准教授 (40551479) 安田正治関西医科大学, 医学部, 講師 (90744110) 上田康雅関西医科大学, 医学部, 講師 (60332954)
Project Period (FY)	2019-04-01 – 2024-03-31
Keywords	serotonin / stress / decision making / amygdala / optogenetic stimulation / primate / basal ganglia / substantia nigra
Outline of Final Research Achievements	This study aimed to elucidate the neuronal mechanisms of cognitive and behavioral changes under stress as alterations in control by the dorsal raphe nucleus (DRN), which abundantly contains serotonin neurons projecting to the amygdala → basal ganglia circuitry. In rats, optogenetic manipulation of the pathway from the lateral hypothalamus to the basolateral nucleus of the amygdala was performed during classical conditioning tasks. In macaques, tasks were developed for decision-making under different emotional states. Through single-neuron recordings from the DRN and optogenetic manipulation of projections from the DRN to the substantia nigra and ventral striatum, we revealed that projections from the DRN to the amygdala-basal ganglia circuitry are particularly crucial for emotional, especially stress-related, behavioral control.
Free Research Field	神経生理学
Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements	ストレスの神経機構は前頭葉・扁桃体を中心に知見が多い。一方、ストレス等の情動が意思決定や運動出現を変化させるメカニズムは未解明である。ストレス反応の場である扁桃体から意思決定の場である大脳基底核には複数の解剖学的結合が存在する。その中で本申請は、霊長類で解剖学的に強力な投射が確認されているものの機能が解明されていない扁桃体―黒質網様部・緻密部の情報の流れに焦点をあてた。さらに、この経路に対する背測縫線核を中心としたセロトニン系作用をサルにおいてはじめて光遺伝学的操作によって解明した。これまでの意思決定研究はneutralな情動下を前提としたが、本研究はより現実的な意思決定理論の構築に寄与する。