2022 Fiscal Year Research-status Report
社会的な環境とその変化が学習機能へ影響する脳メカニズム
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21K18025
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| Research Institution | Waseda University |
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Principal Investigator |
寺尾 勘太 早稲田大学, 文学学術院, その他(招聘研究員) (90825449)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | 記憶 / 学習 / 社会的隔離 / コオロギ / 報酬 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
昨今のコロナ禍の影響で、社会では社会的隔離のような状況が生じています。社会的隔離とは動物個体を他個体から隔離して単独状態に追い込むことを指します。社会的隔離は社会性のほ乳類の認知機能と脳に負の影響を与えるため、現在の状況が長期的に見て人々と社会に負の影響を生む危険性が危惧されます(Mattews et al., Cell 2016)。認知機能とは記憶・学習や知覚・生殖などの行動決定の機能を指します。
申請者とその研究チームは認知機能の中でも学習に着目してきました。ほ乳類とコオロギの学習を理論と神経メカニズムの2つの側面から比較することで、両種で部分的な一致が見られることを明らかにしてきました。
いわゆる社会性動物において、社会的隔離による認知機能低下が報告されているため、社会的隔離は動物の生き残りに不利と考えられてきました。しかし隔離による影響は、社会環境に応じて柔軟に表現型を変える性質を反映しており、進化的に有利である可能性があります。社会的隔離は社会性の動物にとって稀で不自然な現象であるため、その影響の報告例は負にバイアスしている可能性があります。社会的隔離を含む、社会的環境の変化がもたらす正・負の影響を研究するためには、自然下で社会的隔離・社会的に密のどちらでも生存し、社会的な変化を経験し得るモデル生物が必要です。
コオロギは野外で主に単独性で生育する一方、集団生育・社会的環境の変化を伴う局所的な大量発生をする場合があります。研究室下でも社会環境に応じた行動の変化が報告されています。コオロギを社会環境に応じた学習や脳の変化を研究するモデル生物として用いることで、社会的な環境とその変化が学習と脳へ与える正・負の影響を検証します。
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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
昨年度は社会的隔離が学習に影響を与える可能性を示唆する結果を得ました。今年度はその理由を探るべく実験・調査を行いました。
報酬学習に見出した負の影響が報酬機能に由来するものであるかを確認するために、報酬探索実験においても負の影響が見られるか調べました。結果、隔離群では報酬探索においても負の影響が見られる可能性を示唆する結果を得ました。
報酬学習に見出した負の影響を制御する脳内因子を調べるために、質量分析計によるアミン等の量・種類の解析や、次世代シーケンサーによるトランスクリプトーム解析も遂行しています。予備的な結果として、隔離に伴う脳内因子の変動を示唆するデータを得ました。一方で、追加実験またはそのデータ解析への更なるリソースの投入が必要であり、現時点で十分な結論を報告する段階にはないと判断しています。
隔離 / 集団飼育の期間を変動させて同じような実験を繰り返した際に、同様の結果が得られるかを調べる計画を立案していましたが、データの頑健性はその他のデータ取得で確認できたと判断し、優先度を下げています。
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| Strategy for Future Research Activity |
社会的隔離を代表とする社会的環境がコオロギの学習をはじめとする認知機能に与える影響を調べます。さらに、その神経・分子基盤を調べます。
まずは、社会的隔離が連合学習へ与える負の影響についての結果をさらに多面的に検証します。報酬機能への影響を調べるための報酬取得量の変化の検証が一つの候補です。また、連合学習の機能自体が変化している可能性を検証するため、記憶の削除・修正を調べる消去実験や、報酬ではない刺激への連合学習能の確認として、忌避学習の検証などが選択肢として挙げられます。
次に、社会的隔離が連合学習に与えた負の影響を実現するメカニズムを調べます。調査の手段として、生体アミンの定量とトランスクリプトーム解析の追加実験およびデータ解析の推進を行うための準備を進めています。
他の研究者との交流を通して、得られたデータに対する分析をさらに進めるために、国内外の学会への参加および論文報告のために準備を進めます。
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| Causes of Carryover |
2023年度には海外学会での発表および英語論文雑誌への投稿を予定しています。円安の影響もあり、これらの活動に支障が出る可能性を危惧してやや予算の使用を控えました。今年度はこれらの活動に予算を支出する予定です。
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