2019 Fiscal Year Annual Research Report

眼窩前頭皮質-線条体ネットワークの持続的活動による意志力維持のメカニズム

Publicly Offered Research

Project Area	Creation and Promotion of the Will-Dynamics
Project/Area Number	19H05028
Research Institution	Doshisha University
Principal Investigator	廣川純也同志社大学, 研究開発推進機構, 准教授 (40546470)
Project Period (FY)	2019-04-01 – 2021-03-31
Keywords	意思決定 / 意志力 / 依存症 / 光遺伝学 / 前頭前野
Outline of Annual Research Achievements	さまざまな情報の統合とその情報の維持は適切な意志力の発揮に不可欠である。前頭前野の一部の領域がこの過程に重要な役割を果たしていることは知られているが、神経回路レベルではどのような計算によってこの過程が実現されているのかは不明であった。本研究は様々な情報の統合を必要とする意思決定課題を行っているラットの眼窩前頭皮質の神経細胞の活動を大規模に計測し、意思決定の際にこの脳領域でどのような計算が行われているのかを検証した。まず、得られた大規模データに対して仮説なしのデータ駆動型の解析を行った。その結果、タスク遂行中に複数の機能的クラスターが形成されることを発見した。さらに動物の行動パターンを予測するモデルを構築した上でその構成要素と上記のクラスターの対応について調べた。その結果、これらの機能的クラスターが最適な意思決定に必要な計算の素因子をそれぞれ表現していることを示した。さらに光遺伝学的方法を用いて線条体に投射することが同定された大半の神経細胞が、特定のクラスター、すなわち「統合された価値」を示すグループに属していることを示した。さらにその情報は次の試行が開始するまで保持されており、これらの神経細胞による持続的発火が統合された情報を維持し有効に使うために重要な働きをしていることが示唆された。この発見により、本研究で同定された神経回路（前頭前野→線条体投射）を標的とすることで、不適切な行動の抑制に障害を示す依存症などの精神神経疾患を、より効果的に治癒する方法の開発につながる。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 1: Research has progressed more than it was originally planned. Reason 既存の行動実験、電気生理、光遺伝学のセットアップの融合が予想よりも早く進み、光遺伝学を用いたタギング実験の成果を出すことができた。
Strategy for Future Research Activity	今後は、前頭前野→線条体の投射経路がこの意思決定課題で果たす因果的役割を明らかにするため、行動実験中の介入実験を進める。