報酬・忌避の意志決定の機構解析

• Project Area: Elucidation of neural computation for prediction and decision making: toward better human understanding and applications
• Project/Area Number: 23120011
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: 疋田 貴俊 Osaka Bioscience Institute, 医学(系)研究科(研究院), 准教授 (70421378)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 中西 重忠 公益財団法人大阪バイオサイエンス研究所, システムズ生物学部門, 所長 (20089105) ; 矢和多 智 公益財団法人大阪バイオサイエンス研究所, システムズ生物学部門, 研究員 (90455246)
• Project Fiscal Year: 2011-07-25 – 2016-03-31(Estimated)
• Project Status: Adopted(Fiscal Year 2015)
• Budget Amount: ¥88,400,000 (Direct Cost : ¥68,000,000、Indirect Cost : ¥20,400,000); Fiscal Year 2015 : ¥13,910,000 (Direct Cost : ¥10,700,000、Indirect Cost : ¥3,210,000); Fiscal Year 2014 : ¥16,640,000 (Direct Cost : ¥12,800,000、Indirect Cost : ¥3,840,000); Fiscal Year 2013 : ¥17,550,000 (Direct Cost : ¥13,500,000、Indirect Cost : ¥4,050,000); Fiscal Year 2012 : ¥18,330,000 (Direct Cost : ¥14,100,000、Indirect Cost : ¥4,230,000); Fiscal Year 2011 : ¥21,970,000 (Direct Cost : ¥16,900,000、Indirect Cost : ¥5,070,000)
• Keywords: 大脳基底核 / 意思決定 / 報酬行動 / 忌避行動 / 可塑性 / 神経回路 / ドーパミン受容体 / 黒質網様部

Outline of Annual Research Achievements

　大脳基底核は運動機能、報酬・忌避行動、意思決定を司り、その障害はパーキンソン病や薬物依存症などの精神神経疾患につながる。いままでに、大脳基底核神経回路の直接路と間接路のそれぞれに特異的な可逆的神経伝達阻止法(Reversible Neurotransmission Blocking; RNB法)を開発し、直接路は報酬行動と薬物依存症に、間接路は忌避行動にそれぞれ関与することを見いだしてきた。本研究は、報酬・忌避の意志決定における大脳基底核神経回路機構を解明することを目的としている。大脳基底核神経回路の直接路と間接路のそれぞれに特異的な可逆的神経伝達阻止法を一側の側坐核に適応し、その反対側の側坐核にさまざまな神経伝達物質受容体のアゴニストやアンタゴニストを投与した後に、行動観察をするasymmetric RNB法を開発することによって、報酬行動には直接路D1ドーパミン受容体の活性化が、忌避行動及び行動柔軟性には間接路D2受容体の不活性化が、それぞれ重要であることを示してきた。さらに、報酬・忌避行動において、神経伝達物質受容体の関与による神経可塑性機構によって、直接路と間接路の情報伝達効率の可塑性によるスイッチングが起こることが分かってきた。これらの結果から報酬・忌避の意志決定における大脳基底核神経回路の制御機構を明らかにした。現在、報酬・忌避刺激の予測といった高度な意思決定の神経回路機構を調べている。

Current Status of Research Progress

Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

報酬・忌避行動における神経伝達物質受容体の関与による神経回路機構を解明した。

Research Output

• [Journal Article] Aversive behavior induced by optogenetic inactivation of VTA dopamine neurons is mediated by D2 receptors in the nucleus accumbens. (2014)
  • Author(s): Danjo T, Yoshimi K, Funabiki K, Yawata S, Nakanishi S
  • Journal Title: Proc.Natl.Acad.Sci.USA Volume : 印刷中 Pages : 印刷中
• [Journal Article] Striatal direct and indirect pathways control decision-making behavior. (2014)
  • Author(s): Macpherson T, Morita M, Hikida T
  • Journal Title: Frontiers in Psychology Volume : VOL. 5 Pages : 1301
  • DOI: 10.3389/fpsyg.2014.01301
• [Journal Article] Distinct dopaminergic control of the direct and indirect pathways in reward-based and avoidance learning behaviors. (2014)
  • Author(s): Nakanishi S, Hikida T, Yawata S
  • Journal Title: Neuroscience Volume : VOL. 282 Pages : 49-59
  • DOI: 10.1016/j.neuroscience.2014.04.026
• [Journal Article] 神経回路を標的とした動物モデルを用いた精神疾患病態研究 (2014)
  • Author(s): 疋田 貴俊
  • Journal Title: 日本生物学的精神医学会誌 Volume : VOL. 25 Pages : 91-93
• [Journal Article] 報酬・忌避行動と意思決定における大脳基底核神経回路機構 (2013)
  • Author(s): 疋田 貴俊
  • Journal Title: 生体の科学 Volume : 64 Pages : 314-318
• [Journal Article] 大脳基底核の直接路と間接路の機能分離 (2013)
  • Author(s): 疋田 貴俊
  • Journal Title: MDSJ Letters Volume : 6 Pages : 4-7
• [Journal Article] Pathway-specific engagement of ephrinA5-EphA4/EphA5 system of the substantianigra pars reticulata in cocaine-induced responses (2011)
  • Author(s): Kimura K, Hikida T, Yawata S, Yamaguchi T, Nakanishi S
  • Journal Title: Proc Natl Acad Sci U S A Volume : Vol.108 Pages : 9981-9986
  • DOI: 10.1073/pnas.1107592108
• [Journal Article] 精神疾患の分子遺伝学:最近の知見 (2011)
  • Author(s): 疋田貴俊
  • Journal Title: 脳神経外科速報 Volume : 21巻 Pages : 1250-1254
• [Journal Article] The Etv1/Er81 transcription factor orchestrates activity-dependent gene regulation in the terminal maturation program of cerebellar granule cells (2011)
  • Author(s): Abe H, Okazawa M, Nakanishi S
  • Journal Title: Proc Natl Acad Sci U S A Volume : Vol.108 Pages : 12497-12502
  • DOI: 10.1073/pnas.1109940108
• [Presentation] 神経科学からのトランスレーショナルリサーチ (2014)
  • Author(s): 疋田 貴俊
  • Organizer: 第9回日本統合失調症学会
  • Place of Presentation: 京都テルサ（京都府）
  • Year and Date: 20140314-20140315
• [Presentation] Regulatory mechanism of basal ganglia circuit in reward and aversive learning (2014)
  • Author(s): 疋田 貴俊
  • Organizer: The 2nd Kyoto-Bristol Symposium 2014
  • Place of Presentation: 京都大学（京都府）
  • Year and Date: 20140109-20140110
• [Presentation] 認知学習と薬物依存における直接路と間接路の役割 (2014)
  • Author(s): 疋田 貴俊
  • Organizer: 認知学習と薬物依存における直接路と間接路の役割
  • Place of Presentation: 生理学研究所（ 愛知県・岡崎市）
  • Year and Date: 2014-12-25
• [Presentation] 認知学習におけるD2L受容体の関与 (2014)
  • Author(s): 森田 真規子、笹岡 俊邦、Wang Yanyan、澤 明、疋田 貴俊
  • Organizer: 平成26年度包括脳ネットワーク冬のシンポジウム
  • Place of Presentation: ホテルガーデンパレス東京（ 東京都）
  • Year and Date: 2014-12-11
• [Presentation] 報酬と忌避の意志決定の機構解析 (2014)
  • Author(s): 疋田 貴俊
  • Organizer: 平成26年度包括脳ネットワーク冬のシンポジウム
  • Place of Presentation: 東京医科歯科大学（ 東京都）
  • Year and Date: 2014-12-11
• [Presentation] 意思決定における大脳基底核神経回路 (2014)
  • Author(s): 疋田 貴俊
  • Organizer: 大阪大学蛋白質研究所セミナー
  • Place of Presentation: 大阪大学蛋白質研究所（ 大阪府・吹田市）
  • Year and Date: 2014-11-27 – 2014-11-28
• [Presentation] Social isolated DISC1 mutant mice displayed high sensitivity to chronic cocaine exposure and rolipram treatment (2014)
  • Author(s): Hikida T, Morita M, Niwa M, Kuroiwa A, Sawa A, Nishi A
  • Organizer: Neuroscience 2014
  • Place of Presentation: ワシントンDC（ アメリカ合衆国）
  • Year and Date: 2014-11-15 – 2014-11-19
• [Presentation] Altered regulation of cAMP/PKA signaling by PDE10A and PDE4 in DISC1 mutant mice (2014)
  • Author(s): Nishi A, Kuroiwa T, Shuto N, Sotogaku Y, Hanada M, Morita M, Sawa A, Hikida T
  • Organizer: Neuroscience 2014
  • Place of Presentation: ワシントンDC（ アメリカ合衆国）
  • Year and Date: 2014-11-15 – 2014-11-19
• [Presentation] Involvement of dopamine D2L receptor and its signaling in cognitive learning (2014)
  • Author(s): Morita M, Sasaoka T, Wang Y, Sawa A, Hikida T
  • Organizer: Neuroscience 2014
  • Place of Presentation: ワシントンDC（ アメリカ合衆国）
  • Year and Date: 2014-11-15 – 2014-11-19
• [Presentation] 報酬・忌避学習と意思決定における大脳基底核神経回路制御機構 (2014)
  • Author(s): 疋田 貴俊
  • Organizer: 広島大学大学院医歯薬保健学研究科分子細胞情報学セミナー
  • Place of Presentation: 広島大学（ 広島県・広島市）
  • Year and Date: 2014-10-21
• [Presentation] 報酬・忌避行動における側坐核神経回路調節機構 (2014)
  • Author(s): 疋田 貴俊
  • Organizer: 第36回日本生物学的精神医学会・第57回日本神経化学会大会 合同年会
  • Place of Presentation: 奈良県文化会館（ 奈良県・奈良市）
  • Year and Date: 2014-09-29 – 2014-10-01
• [Presentation] 認知学習におけるD2L受容体の関与 (2014)
  • Author(s): 森田 真規子、笹岡 俊邦、Wang Yanyan、澤 明、疋田 貴俊
  • Organizer: 第36回日本生物学的精神医学会・第57回日本神経化学会大会 合同年会
  • Place of Presentation: 奈良県文化会館（ 奈良県・奈良市）
  • Year and Date: 2014-09-29 – 2014-10-01
• [Presentation] 大脳基底核神経回路と意思決定 (2014)
  • Author(s): 疋田 貴俊
  • Organizer: 第36回日本生物学的精神医学会・第57回日本神経化学会大会 合同年会
  • Place of Presentation: 奈良県新公会堂（ 奈良県・奈良市）
  • Year and Date: 2014-09-29 – 2014-10-01
• [Presentation] 不安と恐怖を司る2つの分離した中隔－手綱核経路 (2014)
  • Author(s): 山口 隆司、檀上 輝子、Ira Pastan, 疋田 貴俊、中西 重忠
  • Organizer: 第36回日本生物学的精神医学会・第57回日本神経化学会大会 合同年会
  • Place of Presentation: 奈良県新公会堂（ 奈良県・奈良市）
  • Year and Date: 2014-09-29 – 2014-10-01
• [Presentation] 認知学習におけるD2L受容体の関与 (2014)
  • Author(s): 森田 真規子、笹岡 俊邦、Wang Yanyan、澤 明、疋田 貴俊
  • Organizer: 第37回日本神経科学大会
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜（ 神奈川県・横浜市）
  • Year and Date: 2014-09-11 – 2014-09-13
• [Presentation] 行動選択の情報処理機構：分子からシステムの理解に向けて (2014)
  • Author(s): 中西 重忠
  • Organizer: 第37回日本神経科学大会 教育講演
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜（ 神奈川県・横浜市）
  • Year and Date: 2014-09-11
• [Presentation] 不安と恐怖を独自に引き起こす2つの中隔核-手綱核経路の役割 (2014)
  • Author(s): 山口 隆司、檀上 輝子、Ira Pastan, 疋田 貴俊、中西 重忠
  • Organizer: 第37回日本神経科学大会
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜（ 神奈川県・横浜市）
  • Year and Date: 2014-09-11
• [Presentation] Pathway-specific modulation of nucleus accumbens in reward and aversive behavior (2014)
  • Author(s): 疋田 貴俊
  • Organizer: NIPS International Workshop and Satellite Symposium of Neuroscience2014 “A Quarter Century after the Direct and Indirect Pathways Model of the Basal Ganglia and Beyond”
  • Place of Presentation: 生理学研究所（ 愛知県・岡崎市）
  • Year and Date: 2014-09-08
• [Presentation] Pathway-specific modulation of nucleus accumbens in reward and aversive learning behaviors and drug addiction via selective transmitter receptors (2014)
  • Author(s): Hikida T, Yawata S, Yamaguchi T, Danjo T, Sasaoka T,Wang Y, Nakanishi S
  • Organizer: 29th CINP World Congress of Neuropsychopharmacology
  • Place of Presentation: バンクーバー（ カナダ）
  • Year and Date: 2014-06-22 – 2014-06-26
• [Presentation] The distinct dopaminergic control of the nucleus accumbens circuit in reward-based and aversive learning (2014)
  • Author(s): Nakanishi S
  • Organizer: Cold Spring Harbor Asia Conference: Neural circuit basis of behavior and its disorders
  • Place of Presentation: Suzhou, China
  • Year and Date: 2014-05-15
• [Presentation] Pathway-specific modulation of nucleus accumbens in reward and aversive learning behaviors via selective transmitter receptors. (2013)
  • Author(s): Hikida T, Yawata S, Yamaguchi T, Danjo T, Sasaoka T, Wang Y, Nakanishi S
  • Organizer: Neuroscience 2013, the Society for Neuroscience’s 43th Annual Meeting
  • Place of Presentation: サンディエゴコンベンションセンター（アメリカ合衆国）
  • Year and Date: 20131109-20131113
• [Presentation] Segregation of anxiety and fear by two parallel septo-habenular pathways. (2013)
  • Author(s): Yamaguchi T, Danjo T, Pastan I, Hikida T, Nakanishi S
  • Organizer: Neuroscience 2013, the Society for Neuroscience’s 43th Annual Meeting
  • Place of Presentation: サンディエゴコンベンションセンター（アメリカ合衆国）
  • Year and Date: 20131109-20131113
• [Presentation] Pathway-specific and dopamine receptor subtype-specific control of nucleus accumbens in reward learning and its flexibility. (2013)
  • Author(s): Yawata S, Yamaguchi T, Danjo T, Hikida T, Nakanishi S.
  • Organizer: Neuroscience 2013, the Society for Neuroscience’s 43th Annual Meeting
  • Place of Presentation: サンディエゴコンベンションセンター（アメリカ合衆国）
  • Year and Date: 20131109-20131113
• [Presentation] Distinct roles of direct and indirect pathways in the nucleus accumbens to reward and aversive behavior. (2013)
  • Author(s): 疋田 貴俊
  • Organizer: International Symposium on Prediction and Decision Making 2013
  • Place of Presentation: 京都大学（京都府）
  • Year and Date: 20131013-20131014
• [Presentation] 不安と恐怖を独自に引き起こす2つの中隔核-手綱核の伝達経路の役割 (2013)
  • Author(s): 山口 隆司、檀上 輝子、Ira Pastan、疋田 貴俊、中西 重忠
  • Organizer: 2013年度包括型脳科学研究推進支援ネットワーク夏のワークショップ
  • Place of Presentation: 名古屋国際会議場（愛知県）
  • Year and Date: 20130829-20130901
• [Presentation] 報酬・忌避行動における大脳基底核神経回路機構 (2012)
  • Author(s): 疋田貴俊
  • Organizer: 第40回ホミニゼーション研究会
  • Place of Presentation: 京都大学霊長類研究所(愛知県)(招待講演)
  • Year and Date: 2012-03-15
• [Presentation] The basal ganglia synaptic modulation in rewarding and aversive learning (2012)
  • Author(s): 中西重忠
  • Organizer: The 14^<th> Conference of Peace through Mind/Brain Science
  • Place of Presentation: ホテルクラウンパレス浜松(静岡県)(招待講演)
  • Year and Date: 2012-02-15
• [Presentation] 運動・精神機能を司る大脳基底核神経回路機構の解明に向けて (2012)
  • Author(s): 疋田貴俊
  • Organizer: 合同シンポジウム「高次生命制御研究のニューフロンティア」
  • Place of Presentation: 京都大学(京都府)(招待講演)
  • Year and Date: 2012-01-21
• [Presentation] 可逆的神経伝達阻止法を用いた大脳基底核神経回路機構の解析 (2012)
  • Author(s): 疋田貴俊
  • Organizer: 基礎生物学研究所セミナー
  • Place of Presentation: 基礎生物学研究所(愛知県)(招待講演)
  • Year and Date: 2012-01-12
• [Presentation] Ephrin-Eph signaling in cocaine-induced responses (2011)
  • Author(s): 木村健介、疋田貴俊、矢和多智、山口隆司、中西重忠
  • Organizer: 第34回日本分子生物学会年会
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜(神奈川県)
  • Year and Date: 2011-12-13
• [Presentation] Distinct roles of the direct and indirect pathways in the basal ganglia to reward and aversive behavior (2011)
  • Author(s): 疋田貴俊
  • Organizer: IIAS Research Conference 2011 on "Frontiers in Neuroscience : From Brain to Mind"
  • Place of Presentation: 国際高等研究所(京都府)
  • Year and Date: 2011-12-08
• [Presentation] The basal ganglia synaptic modulation in rewarding and aversive learning (2011)
  • Author(s): 中西重忠
  • Organizer: RIKEN Brain Science Institute New Research Building Inaugural Symposium
  • Place of Presentation: 理化学研究所(埼玉県)(招待講演)
  • Year and Date: 2011-10-21
• [Presentation] Distinct roles of synaptic transmission in the direct and indirect striatal pathways to reward and aversive behavior (2011)
  • Author(s): 疋田貴俊
  • Organizer: 第32回内藤コンファレンス
  • Place of Presentation: 八ヶ岳ロイヤルホテル(山梨県)
  • Year and Date: 2011-10-19
• [Presentation] 薬物依存と意思決定における大脳基底核神経回路の制御機構 (2011)
  • Author(s): 疋田貴俊
  • Organizer: 平成23年度アルコール・薬物依存関連学会合同学術総会
  • Place of Presentation: 愛知県産業労働センター(愛知県)(招待講演)
  • Year and Date: 2011-10-14
• [Presentation] From molecular neuroscience to systems neuroscience (2011)
  • Author(s): Shigetada Nakanishi
  • Organizer: Korea-Japan Science Forum 2011
  • Place of Presentation: Seoul National University (Republic of Korea)(招待講演)
  • Year and Date: 2011-09-28
• [Presentation] Distinct roles of synaptic transmission in the direct and indirect striatal pathways to reward-based and aversive learning (2011)
  • Author(s): 疋田貴俊
  • Organizer: 第34回日本神経科学大会
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜(神奈川県)
  • Year and Date: 2011-09-16
• [Presentation] 報酬・忌避行動の大脳基底核神経回路機構 (2011)
  • Author(s): 疋田貴俊
  • Organizer: 平成23年度「包括脳ネットワーク」夏のワークショップJSTセッション
  • Place of Presentation: 神戸国際会館(兵庫県)(招待講演)
  • Year and Date: 2011-08-22
• [Presentation] 黒質網様部における大脳基底核神経回路特異的な情報処理機構の解析 (2011)
  • Author(s): 疋田貴俊
  • Organizer: 平成23年度「包括脳ネットワーク」夏のワークショップ
  • Place of Presentation: 神戸国際会館(兵庫県)
  • Year and Date: 2011-08-22
• [Presentation] 分子神経科学からシステムズ神経科学へ (2011)
  • Author(s): 中西重忠
  • Organizer: 京都大学吉田泉殿自然学セミナー
  • Place of Presentation: 京都大学(京都府)(招待講演)
  • Year and Date: 2011-07-16
• [Presentation] 報酬・忌避行動における大脳基底核神経回路の制御機構 (2011)
  • Author(s): 疋田貴俊
  • Organizer: 平成23年度生理学研究所研究会「シナプス可塑性の分子細胞基盤」
  • Place of Presentation: 生理学研究所(愛知県)(招待講演)
  • Year and Date: 2011-06-16
• [Presentation] Information processing and integration of the basal ganglia (2011)
  • Author(s): Shigetada Nakanishi
  • Organizer: Herbert Memorial Lecture
  • Place of Presentation: Vollum Institute (USA)(招待講演)
  • Year and Date: 2011-05-19
• [Presentation] Dopamine-mediated neural plasticity in reward and aversive learning
  • Author(s): 中西 重忠
  • Organizer: Dopamine 2013
  • Place of Presentation: Quarte Sayal （イタリア）
• [Presentation] 報酬学習および行動柔軟性における大脳基底核回路特異的役割
  • Author(s): 矢和多 智、山口 隆司、檀上 輝子、疋田 貴俊、中西 重忠
  • Organizer: Neuro2013
  • Place of Presentation: 京都国際会議場（京都府）
• [Presentation] 意思決定と薬物依存における大脳基底核神経回路機構
  • Author(s): 疋田 貴俊
  • Organizer: 日本生物学的精神医学会若手研究者育成プログラム
  • Place of Presentation: 京都国際会議場（京都府）
• [Presentation] Information processing and integration of the basal ganglia
  • Author(s): 中西 重忠
  • Organizer: The 12th Meeting of the Asia Pacific Federation of Pharmacologists
  • Place of Presentation: Shanghai International Convention Center（中国）
• [Presentation] Molecular diversity and synaptic mechanisms of glutamate receptors
  • Author(s): 中西 重忠
  • Organizer: Ion Channels in Health and Disease: The 50th Anniversary of the Award of the Nobel Prize to Hodgkin and Huxley
  • Place of Presentation: University of Cambridge（イギリス）
• [Presentation] 報酬や侵害刺激による側坐核神経回路の直接路と間接路の機能的可塑性
  • Author(s): 疋田 貴俊
  • Organizer: 第43回日本神経精神薬理学会シンポジウム「ドーパミン薬理学の新展開」
  • Place of Presentation: 沖縄コンベンションセンター（沖縄県）
• [Presentation] 意思決定と情報処理
  • Author(s): 中西 重忠
  • Organizer: The 7th Metabolic Research Cutting Edge
  • Place of Presentation: 霞が関コモンゲート（東京都）
• [Presentation] 精神機能と食欲調節-報酬系の意義
  • Author(s): 疋田 貴俊
  • Organizer: 生活習慣病・肥満症トランスレーショナルフロンティア
  • Place of Presentation: ANAクラウンプラザ京都（京都府）
• [Presentation] Neural circuit mechanisms in decision-making and emotional behavior
  • Author(s): 疋田 貴俊
  • Organizer: RIKEN BSI Forum
  • Place of Presentation: 理化学研究所脳科学センター（埼玉県）
• [Presentation] 報酬・忌避行動と意思決定における大脳基底核神経回路制御機構
  • Author(s): 疋田 貴俊
  • Organizer: 名古屋大学基盤医学特論
  • Place of Presentation: 名古屋大学環境医学研究所
• [Presentation] 報酬・忌避行動における大脳基底核神経回路
  • Author(s): 疋田 貴俊
  • Organizer: 第91回日本生理学会
  • Place of Presentation: 鹿児島大学（鹿児島県）
• [Presentation] 不安・恐怖行動における中隔核-手綱核神経回路
  • Author(s): 山口 隆司、檀上 輝子、アイラ パスタン、疋田 貴俊、中西 重忠
  • Organizer: 第91回日本生理学会
  • Place of Presentation: 鹿児島大学（鹿児島県）