2013 Fiscal Year Annual Research Report

デフォルト脳活動から認知情報選択への神経基盤を探る: リソースとしてのドーパミン

Research Project

Project/Area Number	25280052
Research Category	Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
Research Institution	Tokyo Metropolitan Institute of Medical Science
Principal Investigator	児玉亨公益財団法人東京都医学総合研究所, 認知症・高次脳機能研究分野, 副参事研究員 (20195746)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	田中進公益財団法人東京都医学総合研究所, 精神行動医学研究分野, 主席研究員 (30399472) 渡辺正孝公益財団法人東京都医学総合研究所, 認知症・高次脳機能研究分野, シニア研究員 (50092383)
Project Period (FY)	2013-04-01 – 2016-03-31
Keywords	デフォルト活動 / 前頭葉 / 霊長類 / ドーパミン
Research Abstract	認知情報処理においては、デフォルト活動（DMN）と認知制御活動（cognitive control network; CCN）との間に円滑な相転移が要求される。しかし、「選択機能・覚醒水準」の制御に関与すると考えられ、高次脳機能を統括している前頭前野におけるローカルなデフォルト活動と認知制御活動の神経基盤については不明な点が多い。本研究では生理薬理的手法と遺伝子導入によりデフォルト活動と認知制御活動の橋渡しをする機構を明らかにする事を目的として霊長類を用いて研究を進めている。本年度は計画していた実験のうち以下の2点を中心に成果が出てきている。 1) ニホンザルの「デフォルト―認知制御」の基盤となる神経ネットワーク機構をフィールドポテンシャルにより同定。課題学習を完成させたニホンザル1頭を用いてフィールドポテンシャルの記録を行っている。前頭葉内側面、後部帯状回、楔前部、頭頂連合野の後半部、中側頭回などから課題遂行時およびデフォルト時の局所脳波を同時記録。課題遂行のタイムスタンプ毎に脳部位間の情報の流れを解析した。 2) ニホンザルの「デフォルト―認知制御」の基盤となる神経ネットワーク機構を神経伝達物質放出量の変化として同定。課題学習を完成させたニホンザル1頭を用いて神経伝達物質量の測定をを行っている。局所脳波の測定から主に前頭連合野（前頭葉内側面、前部帯状回）から神経伝達物質測定実験を開始している。前頭葉背外側部と違い課題時にドーパミン量の減少（デフォルト時の増加）が観測されている。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned. Reason 計画の中心であるニホンザルの「デフォルト―認知制御」の基盤となる神経ネットワーク機構をフィールドポテンシャルと神経伝達物質の同時測定による同定する試みは順調に進行している。しかし、マーモセット「注意障害モデル動物」を用いたデフォルト活動の異常の有無を脳波記録により調べる試みに関しては、正常動物との間に現在までには有意な違いが見いだせていない。さらに例数を増やして検討する予定である。遺伝子発現の異常の検討に関しては、デフォルト活動の異常が見られた部位において、候補遺伝子の異常がないかの検索を開始した。現時点では明らかな遺伝子変化が観測されていない。遺伝子関連の実験はすぐに成果が上がらないことは織り込み済みであり、計画遂行に支障は無いが、さらに検討を進める予定である。
Strategy for Future Research Activity	フィールドポテンシャルの検討：「デフォルト―認知制御」の遷移におけるフィールドポテンシャルのデータを増やすともに、相互寄与率の推定方法を開発、部位間の情報伝達様式の変化について詳細に検討を始める。神経伝達物質の検討：本年度はドーパミンを中心とした検討の例数を増やすともにニューロンーグリア間での相互作用に関係していると思われる乳酸、D-セリンを同時に測定し、神経伝達物質間の相互関係のもとにデフォルト活動からのスイッチングをどのように捉えられるのか予備実験に着手する。薬理的手法による神経伝達物質操作：　神経伝達物質とフィールドポテンシャルを測定しながら同時にマイクロダイアリシスプローブを用いて記録局所に受容体のアゴニスト、アンタゴニストを注入し（リバースダイアリシス法）薬理作用を検討に着手する。遺伝子発現の異常―主にドーパミン輸送因子および受容体発現の変化：前年度は遺伝子発現解析では思わしい成果が得られなかった。本年度も引き続き主にドーパミン関連遺伝子の発現解析を行う。遺伝子変化に有望な候補が見つからない場合は定量解析をスキップしドーパミン関連遺伝子操作の予備検討に入る。
Expenditure Plans for the Next FY Research Funding	動物の訓練が順調に進んでおり、予備の動物経費が少なくてすんでいるため予定より使用額が抑えられている。また、遺伝子関連の実験が本実験に入っていないため経費を翌年度に持ち越している。本年度および来年度に分割して遺伝子解析経費に使用する予定である。