新生仔期の刷り込み記憶が先天的忌避行動を抑制する神経回路の解析

2020 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 19K06760
• Research Institution: University of Fukui
• Principal Investigator: 香取 将太 福井大学, 学術研究院医学系部門, 特命助教 (50562394)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2022-03-31
• Keywords: 匂い学習 / マウス / 忌避行動 / 接近行動 / ストレス抑制 / 神経活動

Outline of Annual Research Achievements

幼い動物は基本的に本能に従って行動し、その行動は多くの場合、生存確率を上げる。一方、生命の危機に直面し、むしろ本能行動が生存確率を下げると判断する場合は、本能行動を抑制する必要がある。実際、本来忌避的な匂いを母親の腹部に塗布されて養育されたラットは、単独提示された同じ匂いに対して接近行動を示すようになる。この場合、嫌いな匂いを避け続けていれば死んでしまうので、本能的な忌避行動を抑制するという学習及びその匂いは好ましい対象として認識する学習が成立していると考えられる。ではどのようにして本能判断を抑制しているのであろうか？ この問題に取り組むために、本プロジェクトでは哺乳期間の母親マウスに忌避臭を腹部に塗布して匂い条件付けを行い、その後忌避臭に対する行動解析、ストレスホルモン測定、c-fos遺伝子発現を指標にした神経活動の解析を行った。コントロール（忌避臭条件付けなし）群は、忌避臭に対して、忌避行動の増加、ストレスホルモン量の上昇、ストレス関連脳領域の神経活動の上昇が見られた。一方、忌避臭条件付け群は、忌避臭に対してストレスホルモン量やストレス関連脳領域に有意な変化は見られず、むしろ接近行動の増加が見られた。興味深いことに、忌避臭条件付け群は、大脳皮質の一部で条件付け依存的な神経活動の増加が見られた。この領域は、ストレス関連脳領域の抑制、忌避行動の抑制、接近行動の促進に関与している可能性がある。現在は匂い学習におけるこの領域の必要性を破壊実験によって検討しているところである。今後は、光遺伝学や薬理遺伝学による神経活動制御技術、神経活動の可視化技術を用いて、匂い学習によって忌避行動が抑制され、接近行動が惹起される仕組みをより詳細に明らかにする予定である。

Current Status of Research Progress

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

Reason

これまでに忌避臭4-methylthiazole (4MT)を母獣に塗布することで、その仔は4MTに対して接近行動を示すようになり、条件づけ学習に成功している。4MTは、天敵臭やマウス自身が放つ警戒臭と構造的に類似するので、条件づけ学習がそもそも成立しない可能性があったが、本研究では条件づけ学習に成功し、第一ステップは突破することができた。
第二ステップは、条件づけが成立していない群と成立した群で、4MTに対する神経活動を比較することで、その違いを見つけ出すことであったが、その違いを見つけることができた。具体的には条件づけ非成立群では4MT曝露に対してストレス関連領域の神経活動の亢進が見られたが、条件づけ成立群ではそれらの神経活動の亢進は見られず、前頭皮質の神経活動の亢進が見られた。
第三ステップは、第二ステップで見つけた条件づけ成立群で特異的に神経活動が上昇している領域を破壊し、その機能を同定することである。これまで、前頭皮質の破壊を行ってきたが、接近行動を抑制するような行動変容は認められていない。当初考えていたようには研究は進んではいないが、情報は着実に増え、おおむね順調に進んでいると言える。

Strategy for Future Research Activity

現時点では第三ステップを突破できていない。考えられることとして、前頭皮質の破壊が不十分である可能性やそもそも前頭皮質は接近行動の抑制に関与していない可能性がある。前者の場合を考え、今後は手術の精度を高めていく。また、後者の可能性を考え、第二ステップに立ち戻り候補領域を調べ直し、第三ステップに再度進む予定である。

Causes of Carryover

次年度使用額が生じた理由は、新型コロナウイルスの感染拡大で国内出張や国外出張を控えたことが大きい。今後も出張を控える必要があるため、物品費の配分を多くしていく予定である。