2020 Fiscal Year Annual Research Report
多細胞同時記録と光遺伝学的制御を用いた，適応行動を制御する神経回路機構の解明
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19J20733
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| Research Institution | Doshisha University |
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Principal Investigator |
谷隅 勇太 同志社大学, 脳科学研究科, 特別研究員(DC1)
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2019-04-25 – 2022-03-31
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| Keywords | 腹側線条体 / 眼窩前頭皮質 / 嗅皮質 / 逆転学習 / 電気生理学的手法 / 光遺伝学的手法 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目標は，脳が適応行動をとる場面でどのように神経回路を即座に書き換え，行動を制御するのかを解明することである．この目標を達成するため，本年度は主に以下２項目に取り組んだ．
1) 適応行動を制御する嗅覚神経回路機構の解明Ⅰ：匂い刺激を用いたGo/No-Go課題を用いて，嗅覚神経回路内で適応行動の実現に重要と考えられている，ventral tenia tecta（vTT）の電気生理記録を行った．その結果，個々のvTTニューロンはGo/No-Go課題において，動物の移りゆく行動状態（匂い弁別時 → 報酬期待時 → 報酬獲得時）のそれぞれに特異的な応答を示すことを発見した．さらに異なる行動課題においても，vTTニューロン群が連続的な匂い経験を表現することを突き止め，現象の一貫性を示すことに成功した．この研究成果を論文にまとめ，eLife誌に投稿し掲載された．次に，この高次情報が内側前頭皮質からvTTへの入力によって供給されているかを因果的に証明するため，遺伝学的手法を組み合わせて研究を行い，成果を得た．
2) 適応行動を制御する嗅覚神経回路機構の解明Ⅱ：上記と同様にGo/No-Go課題を用いて，嗅覚神経回路内で適応行動の学習に重要と考えられている，nucleus of the lateral olfactory tract（NLOT）の電気生理記録を行った．多くのNLOTニューロンは，Goの匂い刺激に対して興奮応答 / No-Goの匂い刺激に対して抑制応答を示し，行動選択と強く相関した応答を示すことを発見した．さらに，これらのニューロンは報酬獲得時にも強く応答し，匂い－報酬連合関係を表象していたことも発見した．この研究成果を論文にまとめ，iScience誌に投稿し受理された．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
予定していた，電気生理データの収集，新たな解析環境の構築，行動データの収集，光遺伝学的手法を用いた実験の運用について，おおむね達成することができた．予想外の事態として，光遺伝学的手法を用いた実験における不具合があったが，結果をもとに再調節を行うことで研究を進展させた．
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| Strategy for Future Research Activity |
今後は，光遺伝学的手法を用いた神経回路の操作および論文の執筆を行う．これまで収集してきたデータを用いて，新たに構築した解析環境を利用し，現象のニューロン活動および脳波レベルでの理解を目指す．さらに，光遺伝学的手法を用いた実験を運用し，様々な行動データを収集・比較することで，現象の行動変化レベルでの理解を目指す．
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