2020 Fiscal Year Research-status Report
遅延報酬を我慢して待つための意思決定から行動制御に至る神経基盤の解明
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19K06882
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| Research Institution | University of Yamanashi |
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Principal Investigator |
村上 誠祥 山梨大学, 大学院総合研究部, 特任助教 (00831025)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 意思決定 / 行動タイミング / 高次運動皮質 / 歩行誘発野 / 神経回路 / 電気生理学 / 光遺伝学 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
より多くの報酬・富を得るために、数ある選択肢の中から適切な行動を適切なタイミングで遂行していくことは、脳の重要な機能の一つである。これまでの研究により、互いに神経連絡を持つ複数の脳領域が行動選択時の意思決定に関与していることが示唆されてきた。しかし、それらの脳領域での意思決定に関わる神経活動が、最終的にどのように行動出力を制御するのか、その神経メカニズムは明らかになっていない。これを明らかにするため、本研究では、電気生理学的手法、光遺伝学的手法、ウィルストレーシング法を組み合わせ、意思決定に関わる脳領域から行動出力領域へと伝達される神経活動を記録し、また活動操作する。
昨年度すでに確立した本研究に用いる行動課題では、トレッドミル上で歩き出す、歩かないといった歩行運動を行動出力とした意思決定課題である。歩行・走行の行動出力に関連する脳部位を同定するために、光遺伝学的手法を用いて中脳や延髄の様々な脳部位を人工的に活性化させたところ、限局した中脳部位のグルタミン酸神経の活性化により再現性良く歩行・走行運動を誘発できる中脳の脳部位を明らかにした。また、光遺伝学的手法により明らかにした中脳の歩行誘発領域が報酬取得のための歩行運動に必要かどうかを調べる目的で、行動課題中にこの領域を薬理学的手法により抑制したところ、歩行運動に影響が見られた。今後は上記の意思決定課題を用いて、意思決定関連領域がどのように、この歩行誘発領域の活動に影響を与えることで、適切な意思決定の制御が行われるのか調べる。
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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
様々な脳領域で報告されている、意思決定に関与する神経活動が最終的にどのように行動出力を制御するのかを調べるために、昨年度に開発した意思決定課題で用いる行動出力である歩行運動に関連する脳領域を同定する必要がある。令和２年度は、光遺伝学的手法を用い、中脳の限局した脳部位のグルタミン酸神経の活性化により、再現性良く歩行・走行を誘発することに成功した。また、報酬取得のために歩行運動を必要とする行動課題中に同部位を薬理学的に抑制したところ、歩行運動に影響が観察された。このようにプロジェクトは概ね順調に進行している。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和３年度は、意思決定と関連する様々な領域がどのような神経活動を用いて、中脳にある歩行誘発領域を制御することで行動選択が行われているのか調べる。特に、①意思決定関連領域の様々な神経活動のうちどのような活動が下流の歩行誘発野へ送られるのか、②異なる意思決定関連領域から送られる信号に違いはあるのか、に着目して調べる。このために、光遺伝学的手法、ウィルストレーシング法、電気生理学的大規模神経活動記録法を、意思決定行動課題に適用し、意思決定関連領域から中脳の歩行誘発領域へ送られる神経活動を記録する。これにより、様々な脳領域の協調により、行動選択が制御されるロジックに迫る。
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| Causes of Carryover |
当初着目していた古くから知られている中脳の歩行誘発領域よりも、強力にかつ再現性良く歩行を誘発できる中脳領域を発見した。そのために、その領域をキャラクタライズすることにフォーカスすることにした。それにより、本年度から始める予定だった実験を次年度に遅らせることとしたため未使用額が生じた。
次年度に行う予定の電気生理実験による大規模神経活動記録に用いる電極の購入費などに充てることとしたい。
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