2018 Fiscal Year Annual Research Report
Effect of amygdala feedback on object representation in the ventral visual cortex
Publicly Offered Research
| Project Area | Understanding human recognition of material properties for innovation in SHITSUKAN science and technology |
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| Project/Area Number |
18H05018
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| Research Institution | National Institutes for Quantum and Radiological Science and Technology |
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Principal Investigator |
宮川 尚久 国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構, 放射線医学総合研究所 脳機能イメージング研究部, 主任研究員(任常) (60415312)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 腹側視覚系 / 霊長類 / 扁桃体 / 化学遺伝学 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、情動関連情報の脳内処理中枢である扁桃体が、大脳皮質視覚野における視覚情報処理に及ぼす影響を評価するため、世界でも例の少ないマカクザルでの化学遺伝学：DREADD（Designer Receptors Exclusively Activated by Designer Drugs）を駆使した研究を行っている。他のグループより発表された最新の研究でDREADD技術の根幹となる選択的薬剤の作用に疑義が生じたため、我々はまず新規の選択的作用薬の開発と評価を行った。我々が新規アゴニストとして発表したデスクロロクロザピン(DCZ)は、これまでの薬剤と比較して高い脳内移行性および受容体活性化能を持ち、またDREADD受容体以外への非特異的結合も低い優れた薬剤であることが示された（投稿論文査読中）。次に、この新規アゴニストDCZおよび興奮性化学遺伝学受容体hM3Dqを用いてマカクザル扁桃体の神経活動を賦活化させた上で、腹側視覚皮質に生じる視覚情報処理の変容について解析した。サルの腹側視覚皮質を広範囲で覆う表面脳波電極：Electrocorticogram（ECoG）を留置し、恐怖などの情動を惹起する視覚刺激を注視している際の神経活動を計測したところ、扁桃体の神経活動賦活化により、視覚入力依存的な神経活動のうち、顔画像に特徴的な成分が減弱すること、また顔の表情に依存した成分が消失することを見出した。
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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
2018年度は、変異ムスカリン受容体型DREADDの新規アゴニストDCZの作用を確認した。マカクザルの片側扁桃体に発現させた興奮性化学遺伝学受容体hM3DqをDCZ投与により賦活化させ、発現側扁桃体の糖代謝活動が上昇すること、また神経細胞の発火活動および高周波LFPが上昇することを確認した（投稿論文査読中）。
また、このサルの腹側視覚皮質を広範囲で覆う表面脳波電極(ECoG)を留置し、サルが注視課題を遂行している際に、情動的質感特徴（恐怖顔、ヘビ、クモなど）を含む刺激画像セットを視覚提示した際の視覚応答性神経活動パターンを計測した。化学遺伝学アゴニストDCZ投与により扁桃体神経活動の持続的賦活化を引き起こすと、腹側視覚野が、1)顔選択性領域において顔画像に対する視覚応答を減弱させること、2)中立表情顔と脅威表情の画像に対する視覚応答の差を消失させること、をECoGによる視覚応答性神経活動パターンより見出した。
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| Strategy for Future Research Activity |
本年度は、2018年度に見出した実験結果をさらに2頭の動物で再現確認する。次に中立や脅威の表情を持った顔画像、また正負の情動価を持つ顔以外の画像を動物に提示し、瞳孔径と鼻の皮膚温度といった情動由来の自律反応を計測して情動価ラベルの正当性を評価する。脅威顔は動物にとって負の情動価を持つという前提で研究を行っているが、一般的に実験者の主観に則りラベル付けなされた画像の情動価は、サルの主観と合わない可能性があるため、この実験が必要となる。その後、扁桃体の持続的賦活化によって引き起こされる腹側視覚野神経表現の変容が、顔以外の画像、特に強い情動価を持った画像にも同様に引き起こされるのか検証する。最後に、腹側視覚皮質応答の早い成分と遅い成分それぞれで、扁桃体持続賦活の効果を確認する。100 ms 前後の短潜時で効果が確認できた場合、腹側視覚皮質をバイパスする皮質下の早い経路に由来した効果である可能性が示唆され、より遅い反応成分でのみ効果が確認出来れば、一旦腹側経路を通って扁桃体に到達した視覚情報がフィードバック回路を介して戻っている可能性が示唆される。
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| Remarks |
学会発表は除く
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