2020 Fiscal Year Annual Research Report
不確実な報酬への行動強化を担うドーパミン細胞の役割の解明
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19K16895
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
石野 誠也 京都大学, 医学研究科, 特定助教 (40812227)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 報酬 / ドーパミン |
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| Outline of Annual Research Achievements |
多くの場合一度では成功しない食餌の探索や求愛行動においては、期待通りにうまくいかない場合にも行動を繰り返すほうが、結局は、生存や子孫繁栄に有利な場合がある。しかし、このような心理実態を担う神経メカニズムは不明である。本研究は、このような心理を誘導する動物行動モデルにおいて、最新の神経活動計測法を用いてその神経メカニズムを解明する。
中脳ドーパミン（DA）細胞は、従来、実際に経験する報酬と期待する報酬の差で定義される「報酬予測誤差」に基づいて、未来の行動をそれぞれ強化あるいは弱化する学習に中心的役割を果たすとされてきた。本研究は、不確実な報酬に対する行動強化を担う中脳DA細胞の役割を解明する。我々は、不確実な報酬が提示されない「期待外れ」の際の陰性予測誤差に対して活動が上昇する新規DA細胞を見出した。本年度は、この新規DA細胞の活動の性質の詳細と不確実な報酬に対して行動を強化するようになる学習における新規DA細胞活動の生成過程を検討した。
頭部固定下のラットが、条件刺激提示後に自ら行動して確率的報酬を得る課題を用い、光遺伝学法を応用した電気生理学法によりDA細胞の単一神経活動を計測した。行動との関係を解析した結果、期待外れの際の新規DA細胞集団の活動上昇と次の報酬獲得行動を開始するまでの時間が負の相関を示した。さらに、DA細胞の主な投射先である線条体のDA濃度をファイバーフォトメトリー法によって計測した実験においても、新規DA細胞が多く投射している領域で同様の結果が示された。この相関関係は学習の初期から見られたが、上記課題を学習後に、不確実な報酬確率の条件刺激後に報酬を連続して提示しない（報酬提示の消去）場合により顕著であった。これらの結果から、新規DA細胞は、行動が自動化されていない学習段階で、期待外れの際に諦めることなく報酬獲得行動への動機を高める役割を担うことが示唆される。
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