2022 Fiscal Year Research-status Report
コリン作動系リズムによる線条体マイクロサーキットの認知柔軟性メカニズム
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21K03131
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| Research Institution | Hiroshima University |
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Principal Investigator |
岡田 佳奈 広島大学, 医系科学研究科(医), 助教 (50528263)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | 神経回路網 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、線条体内のマイクロサーキット中に大きな役割を占めるコリン作動性介在神経細胞が、前頭前野や視床からの情報入力の変化を起因とする機能的変容によって認知柔軟性にどのような役割を果たすのかを生理心理学的に検討することを目的としている。背内側線条体コリン作動性介在神経細胞は、生体に課せられた課題条件によって、行動の柔軟性を亢進したり抑制したりすることを可能にする双方向制御機能を持つことが分かっている。この行動柔軟性の双方向制御機能を線条体コリン作動性介在神経細胞が実現するにあたり、当該細胞に線条体内のマイクロサーキットや前頭前や視床髄板内核からの入力がどの様に作用しているのかを明らかにすることは、行動の変容を促す作用と行動の変容を保留する作用の統合の結果である行動柔軟性の実行システムの解明において重要であり、その解明によって得られた知見は、強迫神経症やパーキンソン病に対する臨床的応用や人間の日常的な環境変化や社会変動に対する適応に関して有用となる可能性がある。本年度は、背内側線条体コリン作動性神経細胞がこの両作用の統合にどのように関与しているのか検討するため、Cre-loxpシステムを用いて背内側線条体コリン作動性神経細胞特異的に化学受容体を発現させ、当該細胞の抑制の時期によって動物が行動柔軟性をどの様に示すかを調べる実験に取り掛かった。また、行動柔軟性を要求する課題中の前頭前野や視床、線条体の電気生理学的活動と動物の行動変容との相関を検討するため、迷路課題中の動物の行動バターンを収集・分類し、各行動パターンと相関する電気生理学的現象を明らかにしようとしている。
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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
2022年度の取り組みによって、Cre-loxpシステムとAAVウイルスベクターを用いた領域特異的な線条体コリン作動性介在神経細胞の抑制や入力経路特異的な線条体コリン作動性介在神経細胞の抑制手法を構築し、当該細胞が行動柔軟性にいつどのように関与するのかを明らかにしようとした。また、動物の行動データ(身体の各部位の座標についての時系列データ)を深層学習と多変量解析によって、詳細な行動パターン分類を実現する手法を構築中である。このことにより、迷路課題中の走路走行、遠位刺激探索行動、近位刺激探索行動、ためらい行動などの多様な行動パターンの抽出と、この行動パターンに対する線条体コリン作動性介在神経細胞の役割や、前頭前野や視床、線条体の電気生理学的活動との相関を明らかにしようとしている。
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| Strategy for Future Research Activity |
2023年度は、2022年度に構築した領域特異的な線条体コリン作動性介在神経細胞の抑制や入力経路特異的な線条体コリン作動性介在神経細胞の抑制手法によって、線条体コリン作動性介在神経細胞や、線条体内マイクロサーキット、前頭前野、視床からこの細胞に対する入力が、行動柔軟性にどのように関与しているのかを明らかにする。また、深層学習を活用したラットの行動パターン抽出によって、迷路課題遂行中の様々な行動が、どのように線条体コリン作動性介在神経細胞や前頭前野や視床、線条体の電気生理学的活動と関連し、行動柔軟性課題の獲得や獲得障害に繋がっているのかを明らかにする。
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