Neural Circuit Mechanisms for Olfactory Memory and Motivated Behavior

2021 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 19K06894
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 46010:Neuroscience-general-related
• Research Institution: Institute of Physical and Chemical Research
• Principal Investigator: Miyasaka Nobuhiko 国立研究開発法人理化学研究所, 脳神経科学研究センター, 副チームリーダー (70332335)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2022-03-31
• Keywords: 匂い / 神経回路 / 脳 / 行動 / ゼブラフィッシュ / 学習 / 記憶 / モチベーション

Outline of Final Research Achievements

How learning enables odor cues to evoke goal-oriented behavior remains largely unknown. Here I use a simple behavioral paradigm for appetitive olfactory conditioning in adult zebrafish. Repeated pairings of odorant infusion with feeding result in odorant-evoked attraction of zebrafish prior to feeding. Following the probe trial, the number of c-fos-positive cells in a specific subnucleus of the thalamus is significantly greater in paired group than that in unpaired group. Furthermore, c-fos-positive cells increase in number in the thalamic subnucleus upon exposing naive zebrafish to a novel environment. The thalamic c-fos-positive cells in both the experimental groups are a specific population of excitatory neurons that co-express particular neuropeptide and transcription factor genes. These results suggest that activation of the thalamic neurons correlates with a brain state common to motivated behaviors.

Free Research Field

神経科学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

すべての動物の生存や種の維持にとって欠くことのできない摂食、危険回避、繁殖などの行動には、根源的な意志の力、すなわち意欲が重要な役割を果たしている。本研究では、ゼブラフィッシュの「匂い-エサ報酬連合学習系」を用いて、意欲行動にリンクして活性化する腹内側視床を同定した。魚類の腹内側視床は、これまでほとんど解析されていない未知の脳部位であるが、本研究によって遺伝子発現プロフィールの一端が明らかとなった。本研究成果は、脊椎動物の意欲を生み出す基本原理の解明に貢献することが期待される。