2019 Fiscal Year Research-status Report
革新的イメージング技術による報酬学習における神経回路制御機構の解明
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19K06884
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
矢和多 智 京都大学, 医学研究科, 特定助教 (90455246)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | イメージング / 内視鏡 / 報酬学習 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
認知機能にかかわる脳の動作原理を解明するためには、実際に認知課題中の動物から神経情報を読み取る必要がある。本課題では、申請者らが独自に開発した内視顕微鏡を用い可塑性と神経情報を同時に計測することで、線条体における行動選択にかかわる情報処理機構の解明を行っている。
ドーパミン受容体Ｄ１およびＤ２陽性細胞選択的に遺伝子発現を誘導可能なマウス（Drd1-creおよびA2a-cre）を用い、課題遂行中の神経活動と可塑性シグナル動態の計測を行った。神経可塑性と関連の深いＥＲＫ活性を計測可能なＥＲＫ ＦＲＥＴプロ―ブをCre依存的に発現する遺伝子組換えマウスに対し、Cre依存的に赤色蛍光カルシウムセンサーであるＲＣあＭＰを発現可能なＡＡＶのインジェクションを行った。認知課題としてタッチパネル式オペラント学習装置を用い、行動（正解パネルへのタッチ）と報酬を関連付ける学習を行った。また、学習後に正解のパネルを逆にする逆転学習にを行うことにより、環境の変化に対応するために脳内でどのような神経情報の更新が行われているのかを解析することができる。
その結果、線条体中型有棘細胞において、ＥＲＫは一過的な活性化を繰り返し示していること、またこの変化は、Ｄ１およびＤ２陽性細胞のどちらの細胞種においても起こっていることが分かった。さらに、学習ピリオドにおいてＥＲＫの活性が特徴的な変化を示すことが明らかになり、ＥＲＫの活性が学習獲得に関与していることが示唆される。また、各々の神経細胞が担う情報が、学習獲得に伴い変化し、学習習得により固定化することも観察された。
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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
計画通り、学習中動物からERK活性と神経活動の計測ができており、現在、令和３年度に計画していた解析を前倒しして進めている。
また、令和２年度に計画しているドーパミンによる制御系への介入に関しても、すでに予備実験を終えている。
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| Strategy for Future Research Activity |
引き続き、学習中動物からERK活性と神経活動のイメージングを進める。またこれまでに得られたＥＲＫの学習中に特徴的な変化が、ドーパミンシグナルを介しているのかを解析するめ、6-OHDA によりDA細胞を脱落させた場合にどのような変化を示すかを観察していく。
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| Causes of Carryover |
当該年度に得られた結果より、観察には動物をホモ接合体が用いる必要があることが分かった。そのため、次年度以降においてマウス維持費を計上する必要があるため。
また、年度後半に購入予定であった、消耗品、物品が、新型コロナウイルスの影響により納期が遅れてしまったため。
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