Mechanism of cognitive flexibility in the microcircuit of striatum, involving the rhythmic activity of the cholinergic system.

2023 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 21K03131
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 10040:Experimental psychology-related
• Research Institution: Hiroshima University
• Principal Investigator: Okada Kana 広島大学, 医系科学研究科(医), 助教 (50528263)
• Project Period (FY): 2021-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: 神経回路網

Outline of Final Research Achievements

This study aimed at the psycho-physiological elucidation how the striatal cholinergic interneurons was involved in bidirectional regulation to behavioral flexibility of learning derived from the functional change of striatal neuronal microcircuits. Our previous studies revealed that dorsomedial striatal cholinergic interneurons mediate both the enhancement and inhibition of behavioral flexibility, depending on the conditions and environments of the tasks those require the animals to solve. This study suggested that the two distinct cortical inputs from subregions in prefrontal area to striatal areas might be functionally differentiated to enhance or inhibit behavioral flexibility. These distinct cortical inputs might contribute to the bidirectional regulation to behavioral flexibility of learning by the striatal cholinergic interneurons.

Free Research Field

生理心理学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

生物が環境に適応した行動をとるためには、自身の記憶内容や学習内容を基づく行動を安定的に維持することが必要である。しかしその一方で、一度形成した記憶と学習内容や行動を環境の変化に応じて柔軟に変容させ、その変化後の内容をまた安定的に使用していく必要がある。この安定化と不安定化のバランスがどのようなメカニズムで形成され、維持されているのかを検討することは、ヒトをはじめとする動物の認知と行動における神経機構を解明していく上で、重要な問題である。本研究は、この認知柔軟性メカニズムに前頭前野や線条体といった領域のどのような神経活動が関与しているのかを同定することに役立つ。