比較前頭前野学

2020 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 19J40302
• Research Institution: National Institute of Advanced Industrial Science and Technology
• Principal Investigator: 林 和子 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 人間情報インタラクション研究部門, 特別研究員(RPD)
• Project Period (FY): 2020-01-06 – 2023-03-31
• Keywords: 前頭前野 / 学習 / オプトジェネティクス / 電気生理 / 行動薬理

Outline of Annual Research Achievements

本研究では、我々の「こころ」の進化の鍵を求め、前頭前野およびその投射領域との神経連絡に着目し、動物心理学・神経科学・行動薬理学・分子生理学といった多角的アプローチを通して、ヒトが持つ「高次認知機能」と呼ばれるものの原点に迫ることを目的とする。課題開始の昨年度は2020年1月から3月までの3ヶ月という短期間であったため、セットアップや予備実験を経て、2年目となる今年度、本格的な研究計画の立ち上げに着手した。まず、予備実験のデータを踏まえて、頭部固定課題の構築とその行動薬理学的実験への応用を確立した。脳内にマイクロインジェクション用のカニューレを埋め込んだ動物の頭部を固定した状態で薬物を局所投与し、課題を遂行させることで、時間経過とともに表出する行動への影響の仔細な検討およびコントロールが可能となった。また、行動指標として、報酬に対するリッキング、眼球運動、瞳孔サイズ変化などが測定できる実験環境を整備し、これらのデータの解析を進めた。さらに、コロナ禍での緊急事態宣言発令時、動物実験や手術などが一時的に困難となった状況下においては、共同研究者らの協力を得て、先方にて電極埋込手術がなされた被検体に課題を訓練するため、その実験セットアップに適した制御プログラムの構築と呈示刺激の作成に尽力した。今後、電気生理学的実験についても、ニューロン活動の記録が集積できれば、行動データに照らして解析を行う計画が進行している。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

昨年度に引き続き、研究活動においても世界的な新型コロナウイルスの感染拡大による影響は免れなかったものの、テレワークの導入、研究会や学会のオンライン開催といった様々な対応が模索された。試行錯誤の結果、従来であれば、なかなか容易ではなかった場所や日程での研究会への参加に対する障壁が取り除かれるという思わぬ恩恵も得られた。このようにして、時差や距離を超えて国内外の共同研究者らとオンライン上で議論を重ねるなど、一層の連携を深めながら、今年度は2件の学会発表を行うことができた。したがって、コロナ禍にあっても粛々と計画を進行し、一定の成果が得られつつあるものと考える。

Strategy for Future Research Activity

行動薬理学的実験においては、今後どのような神経系をターゲットとするべきか、末梢および脳室内投与により、広く詳細に検討を行いながら、用量や時間などのパラメーターを設定する。また、最初期遺伝子を用いた脳領域の探索、神経活動の記録やイメージング、オプトジェネティクスといったアプローチと組み合わせることによって、さらなる発展を目指す予定である。

Research Products

• [Presentation] Effects of different physical surface properties on face discrimination learning in macaque monkeys (2020)
  • Author(s): Kazuko Hayashi, Narihisa Matsumoto, Keiji Matsuda, Kenichiro Miura, Shigeru Yamane, Shin Matsuo, Keiji Yanai, Mark A. G. Eldridge, Richard C. Saunders, Barry J. Richmond, Yuji Nagai, Naohisa Miyakawa, Takafumi Minamimoto, Masato Okada, Kenji Kawano, Yasuko Sugase-Miyamoto
  • Organizer: 日本動物心理学会第80回大会
• [Presentation] Effects of differences in facial surface properties on temporal cortical neuronal activity and discrimination learning in macaque monkeys (2020)
  • Author(s): Kazuko Hayashi, Narihisa Matsumoto, Keiji Matsuda, Kenichiro Miura, Shigeru Yamane, Shin Matsuo, Keiji Yanai, Mark A. G. Eldridge, Richard C. Saunders, Barry J. Richmond, Yuji Nagai, Naohisa Miyakawa, Takafumi Minamimoto, Masato Okada, Kenji Kawano, Yasuko Sugase-Miyamoto
  • Organizer: 第44回日本神経科学大会