2019 Fiscal Year Annual Research Report
社会的接触を求める意志力の神経機構解明
Publicly Offered Research
| Project Area | Creation and Promotion of the Will-Dynamics |
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19H05026
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| Research Institution | Jichi Medical University |
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Principal Investigator |
犬束 歩 自治医科大学, 医学部, 助教 (30584776)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | オキシトシン受容体 / 前頭前皮質 / カルシウムイメージング / 逆行性トレーサー / ディープラーニング / マーカーレス鼻先認識 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
近年、社会における競争的傾向が高まっている。その際、競争に敗北した人達が意志力をいかに保つかということは、個人の健康にとっても社会全体の活力維持にとっても重要な課題である。マウスやラットといった齧歯類においても、社会的敗北は社会的忌避行動や報酬への嗜好性減弱、不安様行動の亢進といった、うつ病に類似した意志力低下現象をもたらす。しかし、その神経機構は良く分かっていない。申請者は、意志力の中でも、他個体との社会的接触を求める神経機構について明らかにする。
２０１９年度の研究実績としては、脳スライスを用いた前頭前皮質のオキシトシン受容体発現細胞におけるカルシウムイメージングが挙げられる。社会的敗北ストレスによって誘導される社会的忌避行動には、前頭前皮質が関与する。前頭前皮質はオキシトシン産生ニューロンの主要な投射先の一つであり、我々は社会的敗北ストレスによってオキシトシン産生ニューロンが強く活性化されることをこれまでの研究において見出した。さらに、前頭前皮質のオキシトシン受容体発現ニューロンに従来報告されていた介在ニューロンに加え、扁桃体へ投射する投射ニューロンを新たに見出している。Oxtr-Creノックインマウスの導入により、前頭前皮質にCre依存的にGCaMPやYC-Nanoといった蛍光プローブを発現させるAAVベクターを局所投与することで、脳スライスを用いたカルシウムイメージングを達成した。また、扁桃体への逆行性トレーサー局所投与によって、投射経路の選択的な標識も同時に達成した。これにより、オキシトシン受容体発現細胞がオキシトシン投与によってどのように応答するのか、そしてそれが脳領域や投射経路の違いによってどう異なるのかを解析中である。また、マウスの行動解析に関して共同研究を行い、ディープラーニングを用いてマーカーレス鼻先認識の精度を大幅に向上させることに成功した。
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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
自由行動下におけるin vivoイメージングには、神経活動と行動とを結びつけることができるという非常に大きな利点がある一方で、観察細胞の場所特定や投射経路特定のための多色標識に対応しづらいというデメリットも存在する。脳スライスを用いたカルシウムイメージングによって、蛍光プローブ発現細胞の脳領域や投射経路を確認しながらオキシトシンに対する応答を観察できるという特徴は、これを補い研究の進捗を確かなものとしている。また、ディープラーニングを用いたマーカーレス鼻先認識の達成は、マウスの社会行動の解析において作業の効率化と解析の客観性を高めるという点で大きな進捗である。
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| Strategy for Future Research Activity |
マウスに社会的敗北ストレスを与えるため、実験対象となるマウス(C57BL/6のオス)を、体格的に大きく攻撃性が強いオスのICRマウスと同じケージに入れ、攻撃に暴露する。社会的忌避行動は一回の社会的敗北ストレスでは生じず、反復された時に生じる。反復性の社会的敗北ストレスを与えるため、１日１０分間、１０日間連続で暴露する。社会的敗北ストレスの実験系は既に稼働しており、これまでに達成した前頭前皮質におけるオキシトシン受容体のコンディショナルノックアウトマウスの解析に加え、Oxtr-Creマウスの前頭前皮質にCre依存的にDREADDsを発現させるAAVベクターを局所投与したマウスの行動解析を行うことで、活動操作の効果を明らかにする。社会行動の解析には、マウスの鼻先認識の位置を自動で検出することが非常に重要であるが、これを新たなに導入したディープラーニングを用いた解析で効率的に処理する。さらに、社会的敗北ストレスは前頭前皮質の神経形態、特に樹状突起の形態に可塑的な変化を与えることが知られている。これを解析するため、標的タンパク質の核内移行を制御する分子生物学ツールを開発中であり、研究期間内にウイルスベクターを用いた脳内における応用まで至りたい。
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