2021 Fiscal Year Research-status Report

嗅覚情報による社会行動選択機構を目的とした大脳皮質―内側視索前野間の神経活動解析

Research Project

Project/Area Number	21K07494
Research Institution	Hokkaido University
Principal Investigator	天野大樹北海道大学, 薬学研究院, 准教授 (00591950)
Project Period (FY)	2021-04-01 – 2024-03-31
Keywords	内側視索前野 / 大脳皮質 / 神経活動 / 神経回路 / 養育行動
Outline of Annual Research Achievements	内側視索前野は子供に対する養育か攻撃かの行動選択のために重要な役割を果たしている脳部位である。我々はこれまでに内側扁桃体や扁桃体海馬野などの辺縁系領域から内側視索前野に至る神経経路の機能解析を行ってきた。しかしながらこれらの脳領域はいずれも養育行動よりもむしろ攻撃行動を促進する機能を持つことが明らかとなった。養育行動に対する促進的な役割を果たす内側視索前野へのシナプス入力元の脳領域を探索することを目的として、本研究では大脳皮質領域に着目した研究を行う。本年度は皮質―内側視索前野間の神経回路について主として解剖学的検討を行った。グルタミン酸作動性シナプス入力元に対してやや高い選好性を示す逆行性ウイルスベクターであるretro-AAV-CAG-EGFPやretro-AAV-CAG-tdTomatoを内側視索前野に注入したところ、前頭葉および嗅皮質神経細胞が標識された。前頭葉から同側の内側視索前野に強く投射していた一方で、嗅皮質は同側および反対側の両方から一方の内側視索前野に投射することが示唆された。さらに皮質細胞が分岐して複数脳領域へ投射する可能性を検討するために、色の異なる逆行性ウイルスベクターをそれぞれ攻撃・交尾行動と関連深い腹内側視床下部と内側視索前野に注入した。前頭葉においてはわずかに視床下部・内側視索前野両方に投射する細胞も見られたが、ほとんどの細胞に投射先の重複は認められなかった。内側視索前野投射型細胞が養育時に特に高い神経活動を示す可能性を検討するために、仔マウス暴露後にパラホルムアルデヒド固定した脳スライス標本を作製し、神経活動マーカーcFosに対する抗体を用いた免疫組織化学的手法により調べた。しかしながら前頭葉および嗅皮質細胞いずれにおいてもcFos陽性細胞数が対照群においても想定以上に多く、仔マウス暴露によって起こる差を検出することは出来なかった。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned. Reason 逆行性トレーシング試薬の選定や脳部位の区画分けにやや手間取ったものの、解剖学的検討について一定の結論を得ることができている。さらに皮質細胞の仔マウス暴露によって起こる神経機能変化や行動レベルに及ぼす影響の検討に入りつつあり、おおむね当初の計画通りに進展していると判断した。
Strategy for Future Research Activity	2021年度は主に逆行性ウイルスベクターを用いた検討が中心であったが、順行性に神経回路を検証するべく光遺伝学的手法およびホールセルパッチクランプ法を組み合わせることにより皮質領域からの投射がどのような特性のシナプスを内側視索前野において形成しているのか検証する。仔マウス暴露にによる神経活動変化については、cFosよりも閾値を上げた形で検討するべく、pERKやウイルスによる神経活動依存性マーカー導入などといった他の神経活動マーカーを試みる。また内側視索前野投射型の皮質細胞が行動選択に及ぼす影響について検証する。逆行性ウイルスベクターであるretro-AAV-Creを内側視索前野に、光感受イオンチャネルまたは改変ヒトムスカリン受容体をCre依存的に発現させるウイルスベクターを皮質領域に注入し、皮質―内側視索前野経路を活性化または抑制した状態で仔マウス暴露した時の行動選択パターンについて観察する。
Causes of Carryover	新型コロナウイルスの影響で参加予定であった一部の学会がオンライン参加となったため交通費を使用しなかった。未使用分は組織化学的解析および行動解析、および翌年度の対面型学会参加の費用に充てる。