DREADD技術を用いた報酬価値に基づく行動決定に関わる神経回路の解明

2021 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 20K16471
• Research Institution: University of Toyama
• Principal Investigator: 瀬戸川 剛 富山大学, 学術研究部医学系, 助教 (80840785)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: 行動決定 / 化学遺伝学 / 眼窩前頭皮質 / 線条体 / ニホンザル

Outline of Annual Research Achievements

状況に応じて適切な行動を選択することは、私たちが豊かな生活を送るうえで欠かせない。申請者はこれまでに、眼窩前頭皮質が行動決定を行う上で重要な役割を担っていることを明らかにしてきた。本研究では眼窩前頭皮質―線条体の神経接続に着目し、化学遺伝学的手法を用いて当該経路の活動を操作することで動物の行動選択に与える影響を調べることを目的とした。
実験ではニホンザルに簡単な行動選択課題を行わせる。この課題は、報酬の価値が異なる複数の条件で構成されており、サルは試行ごとに、その試行を遂行して報酬を得るか、あるいは報酬をあきらめてすぐに次の試行に移るかを選択しなければならない。本研究の最終的なゴールは、化学遺伝学的手法であるDesigner Receptor Exclusively Activated by Designer Drugs (DREADD)技術をサルに導入し、眼窩前頭皮質―線条体の活動を人為的に抑制した際に上記の課題の選択傾向が変化するかどうかを調査することである。
初年度に所属機関の変更に伴う実験機器セットアップ、実験動物であるサルの導入を行ったために、当初よりも多少計画に遅れが出ている。令和3年度では、実験に用いる行動課題の実装およびサルへの課題の訓練を行った。並行して、DREADD導入のための手術環境のセットアップおよびウイルスベクター譲渡の手続きを完了した。サルの課題の訓練は終了し、現在はウイルスベクターの到着を待っている段階である。また、新たに2頭のサルも購入し、スムーズに2頭目以降の実験が行えるよう準備を進めている。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

初年度に所属機関の変更に伴う実験機器の再セットアップが必要であったため。また、COVID-19の影響で旧研究室より実験機材の運搬の遅れ、実験動物の搬入の遅れがあり研究計画が全体的に遅れている。

Strategy for Future Research Activity

すでに行動課題の訓練は終了しているため、DREADD実験に用いる逆行性ウイルスベクターが届いたのちは早急に手術を行い、線条体へ抑制性DREADDを導入する。DREADD発現後は、線条体へ投射している眼窩前頭皮質内の小領域へリガンドであるDCZを局所注入することで眼窩前頭皮質―線条体の行動決定への影響を調査する予定である。また、2頭目のサルに同様の行動課題を訓練し、1頭目の実験終了後すぐに2頭目の手術が行えるように備える。1頭目のサルから得られた行動データは、リガンドであるDCZを用いて眼窩前頭皮質―線条体の活動を抑制した際と、コントロールとして生理食塩水を用いた際とで比較する。もしここで行動データの間に違いがみられなかった場合は、行動課題の変更、2頭目のサルに使用するウイルスベクターを順行性のものに変更するなどの対処をとる。

Causes of Carryover

COVID-19の影響で、当初参加予定していた学会がオンライン開催もしくは中止になったため。また、研究の進捗が遅れていることに伴って、予定していた手術に関わる費用、実験に必要な薬品類の購入を見合わせたため。次年度に手術及び実験を行うことを予定しているため、その際に使用する。