2021 Fiscal Year Research-status Report
Chemogenetic dissection of the primate prefronto-subcortical pathways
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21K07268
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| Research Institution | National Institutes for Quantum Science and Technology |
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Principal Investigator |
小山 佳 国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構, 量子医科学研究所 脳機能イメージング研究部, 研究員 (50615250)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | 化学遺伝学 / 霊長類 / 前頭連合野 / 視床 / 線条体 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、前頭前野と皮質下領域をむすぶ神経経路が担う高次脳機能における役割、すなわち、特定経路の機能阻害が下流領域や広域ネットワークにおける情報処理、ひいてはどの高次脳機能に影響を与えるか？の問いに答えるため、霊長類の前頭前野背外側部-線条体、および前頭前野背外側-視床MD核の２つの神経経路が高次脳機能の実現において担う役割を、行動・局所回路・広域ネットワークのレベルで明らかにすることを目指し、後述する技術開発を含む行動実験を行った。
初年度には、各経路の機能阻害が引き起こすワーキングメモリや意思決定などの高次脳機能の特定を目指し、霊長類では初となる、特定神経経路の機能阻害を行うために化学遺伝学的手法の一つであるDREADDs(Designer Receptors Exclusively Activated by Designer Drugs)による特定神経路機能操作法を確立した。本手法はこれまで齧歯類においてのみ実用化されていたが、本研究では霊長類脳機能モデル動物であるマカク属サルへの適用に初めて成功したものである。本手法を活用することにより、前頭前野背外側-線条体、および前頭前野背外側-視床MD核をむすぶ経路が、それぞれ意思決定、およびワーキングメモリの実現おいてそれぞれ必須であることを見出した。これらの成果については、国際的に評価の高いScience Advances誌に論文として発表した（後述、Oyama et al., 2021, Science Advances）。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
上述したように、研究計画の初年度に完遂することを目標としていた実験について、初年度に論文として発表することができた。本成果は当初の計画をはるかに上回るものである。
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| Strategy for Future Research Activity |
当初の計画通り、各経路の機能阻害が引き起こす投射先での情報表現の変容の特定を行うために、電気生理学的手法により各領域における情報表現を特定する。それと並行し、開発した手法を拡大適用することにより、前頭前野ー皮質下領域の機能ネットワークの役割の解明に取り組む。
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| Causes of Carryover |
Covid-19の蔓延により海外出張をおこなうことができなかったこと、また、輸入物品の手配が納期の遅延により年度内に行えなかったため。
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