2021 Fiscal Year Research-status Report
経験依存的な聴覚嗜好性行動を司る神経回路の同定と動態解析
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19K12190
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| Research Institution | Meiji University |
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Principal Investigator |
梶原 利一 明治大学, 理工学部, 専任准教授 (60356772)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
冨永 貴志 徳島文理大学, 神経科学研究所, 教授 (20344046)
高島 一郎 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 情報・人間工学領域, 上級主任研究員 (90357351)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 選択行動解析 / ラット・マウス / 嗅皮質 / 脳スライス / 膜電位イメージング |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では，嗜好性表出の脳内神経機構を，齧歯類の聴覚系に着目して明らかにすることを目指した．特に，聴覚入力に対して生じる「嗜好」が，知覚・記憶のプロセスを経て形成される「親密度」と結びつく可能性(後天的に獲得される嗜好)に着目し，ある種の音の「好み」が，生得的な要因により生じるものなのか，あるいは，後天的な要因によるものなのかという問題に取り組んだ．まず，動物の行動評価の際に用いる飲水報酬が，その後の選好行動に後天的な影響を与える可能性に着目して，行動実験パラダイムを構築した．ラットが，U字型ならびにM字型迷路下において，両端に提示される異なる音源を自発的に選択した行動を調査した結果，白色ノイズ音源とViolin音源には，ラットが生得的に好まない成分が含まれていることが示唆された．また，薬理学的解析，電気生理学的解析を行うための専用の行動実験系の構築に臨んだ．構築した実験系の評価を行うため，報酬待機行動課題を用いて，側坐核へのムシモルおよびドーパミン拮抗薬の注入実験を行い，それぞれの薬液が，ラットの待機行動に影響を及ぼすことが確認できた．また，「親密度」に関わる処理を担う可能性が示唆されている嗅周囲皮質について，聴覚野や前頭皮質と海馬との間に位置して，どのような役割を担っているのか？を脳スライスの膜電位イメージングにより解析し，in vivo行動下での神経活動の薬理阻害実験に活用するための知見を得た．
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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
これまでに，二種類の異なる音が提示される二者択一式迷路課題を用いて，ラットが（1）音色の識別を行えるのか，また，（2）異なる音色に対して選好行動を示すのか，を調査してきた．そして，新奇な音としてノイズ１音を含む３種音間での選択率を比較すると，ノイズを顕著に避けることが判った．また，ノイズ１音を含まない３種音間では，Piano音を好み，Violin音を好まない傾向が認められた．
これらの実験では，呈示音の等価騒音レベル（Leq）を70dBとして実施していたが，昨年度は， Leq を変動させたときに，特に，ノイズとViolin音の，無音に対する識別成績がどのように変化するかについて調査した．その結果，Leqを43dB まで下げると，いずれの呈示音についても，識別成績が著しく低下し，38dBまで下げると，全てのラットでViolinの識別はほぼ困難になることが確かめられた．ノイズについてもViolin とほぼ同様の低下傾向が認められたが，個体によっては，38dBの音刺激でも 比較的高い成績を示す例もあった．等価騒音レベルを一定にしたとしても，ノイズにはラットの可聴帯域に近い成分が多く含まれているためと推測した．したがって，一昨年度までに観測された，ノイズ音に対する忌避的な行動の要因として，音色の違い，のみならず，高い周波数帯域での音圧レベルの差異，も検討する必要性が生じた．
また，親密度の脳内処理に関連がある嗅皮質の活動パターンの違いが，嗜好性行動を表現している可能性を検証する目的で，新規物体認識行動解析とex vivo 膜電位イメージング法とを組み合わせた新たな実験に着手した．
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| Strategy for Future Research Activity |
昨年度の音圧レベルに着目した行動実験から，呈示音に対する忌避行動を引き起こす要因に，高周波数帯域での音圧レベルの強さ，が含まれる可能性が示唆されたため，今年度は，この要因を極限まで減らすように，呈示音のパラメータを吟味する．また，新奇に提示された音と，報酬体験が結び付けられた後に呈示された音では，選好パターンが異なる可能性が示されているため，それぞれの音源について，過去に体験した音色識別課題での学習成立の強さと選好度の相関を解析し，報酬体験の強さが提示音の嗜好にどの程度，影響を及ぼしているのかを検討する．さらに，昨年度着手した新規物体認識行動解析とex vivo 膜電位イメージング法の融合実験を進展させ，嗅皮質の領域が，新規物体に対する嗜好性行動に関与していることを実証するとともに，二者択一行動実験系における電気生理学的解析から，嗜好性行動に関与する脳領域の同定を目指す．
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| Causes of Carryover |
昨年に引き続き，コロナ禍での活動に制限があるため，１日に長時間集中して作業する必要のある実験（薬液注入用カニューレやニューロン応答記録電極の慢性的な埋め込み処置や，麻酔下における神経活動計測など）が，集中して行うことができなかった．一方で，比較的短時間で実験を行うことが可能な，マウスを用いた新規物体認識行動解析の系を立ち上げることができたため，この系を活用した実験に，繰越した予算を使用し，本研究で着目している嗅皮質の活動パターンと，嗜好性行動の関連性の研究を進展させる計画である．
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