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モデルベース行動選択試験によるギャンブル障害モデル動物の情報処理システムの解明

Research Project

Project/Area Number 19K21811
Research Category

Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)

Allocation TypeMulti-year Fund
Review Section Medium-sized Section 10:Psychology and related fields
Research InstitutionNagoya University

Principal Investigator

溝口 博之  名古屋大学, 医学部附属病院, 准教授 (70402568)

Project Period (FY) 2019-06-28 – 2022-03-31
Project Status Granted (Fiscal Year 2020)
Budget Amount *help
¥6,500,000 (Direct Cost: ¥5,000,000、Indirect Cost: ¥1,500,000)
Fiscal Year 2020: ¥3,250,000 (Direct Cost: ¥2,500,000、Indirect Cost: ¥750,000)
Fiscal Year 2019: ¥3,250,000 (Direct Cost: ¥2,500,000、Indirect Cost: ¥750,000)
Keywordsギャンブル障害 / モデルベース / モデルフリー / 意思決定
Outline of Research at the Start

意思決定に必要な習慣的システムと目的指向的システムは連続的、並列的な関係で、どちらかの能力が劣っているわけでもない。げっ歯類の脳内でのシステム間連係を計算論的に表現できれば、高次脳機能の理解に繋がるものの、基礎研究において、システム間バランスに注目した意思決定研究は少ない。また、システム間バランス異常に関与する責任脳領域は不明であり、それを打破する策として、精神疾患モデル動物を用いることで、明らかになると考える。本研究では、ギャンブル障害モデル動物を用いて、意思決定システム間バランスを評価する行動試験の開発・発展と情報処理システムの解明に挑戦する。

Outline of Annual Research Achievements

意思決定を行うには、習慣的システムと目的指向的システムが状況に応じて切り替わりながら、協調的に働くことが必要である。これら情報処理システムの協調的バランスに問題が生じると、自己制御能力の低下や近視眼的意思決定に繋がる。意思決定に異常があると言われている精神疾患に依存症がある。依存症の中で社会的且つ医薬学的対策が急務なのはギャンブル障害であるが、ギャンブル障害において情報処理システム間のバランス破綻に着目した報告は少ない。本研究では、意思決定システム間バランスを評価する行動試験の開発・発展と情報処理システムの解明に挑戦する。本年度は、統計解析ソフトR および確率的プログラミング言語stanを用いて強化学習モデルに基づくパラメータ推定を行うプログラムの作成を行った。Stanにデータを渡すために、実験データの前処理を行い、Stanによるパラメータ推定の結果を表、グラフなどによって視覚化するプログラムを作成した。タスクには第1段階、第2段階があり、臨床研究を参考に、SARSA(λ)時間差(TD)アルゴリズムを使用して、モデル化した。Stanのパラメータ推定のプログラムをRに書き換え、改変して、データを作り出すシミュレーションのプログラムを作成中である。Stanではデバッグしにくいが、Rでは途中段階のデータ状況が確認できるため、計算の動作確認とプログラムの問題点の洗い出しの目的で進めている。今後は実際の動物データを入れ込みパラメータ推定を行う予定である。また、間接路の特異的な遺伝子をノックダウン、特にDRD2をノックダウンさせるため、CRISPR/Cas9システムを導入し、in vitro実験を行ったが、特異的なノックダウン効果が確認できなかった。今後は、ノックダウンシステムの再構成とin vivo実験における効果確認を行う予定でいる。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

計算論のパラメータ推定に向けたプログラムの構築は進んでいるものの、行動実験に少し遅れが出ている。

Strategy for Future Research Activity

今年度は、引き続きモデルフィット化に向けたプログラムの作成を行うとともに、実際の動物データを入れ込みパラメータ推定を行う予定である。また、間接路の特異的な遺伝子をノックダウンシステムの確立させるため、ノックダウンシステムの再構成とin vivo実験における効果確認を行う予定でいる。

Report

(2 results)
  • 2020 Research-status Report
  • 2019 Research-status Report

Research Products

(19 results)

All 2021 2020 2019

All Journal Article (7 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Peer Reviewed: 7 results,  Open Access: 5 results) Presentation (12 results) (of which Int'l Joint Research: 3 results)

  • [Journal Article] Mice carrying a schizophrenia-associated mutation of the Arhgap10 gene are vulnerable to the effects of methamphetamine treatment on cognitive function: association with morphological abnormalities in striatal neurons2021

    • Author(s)
      Hada K, Wulaer B, Nagai T, Itoh N, Sawahata M, Sobue A, Mizoguchi H, Mori D, Kushima I, Nabeshima T, Ozaki N, Yamada K.
    • Journal Title

      Molecular Brain

      Volume: 14(1) Pages: 21-21

    • DOI

      10.1186/s13041-021-00735-4

    • Related Report
      2020 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Analysis of Reelin signaling and neurodevelopmental trajectory in primary cultured cortical neurons with RELN deletion identified in schizophrenia2021

    • Author(s)
      Tsuneura Yumi、Sawahata Masahito、Itoh Norimichi、Miyajima Ryoya、Mori Daisuke、Kohno Takao、Hattori Mitsuharu、Sobue Akira、Nagai Taku、Mizoguchi Hiroyuki、Nabeshima Toshitaka、Ozaki Norio、Yamada Kiyofumi
    • Journal Title

      Neurochem Int .

      Volume: 144 Pages: 104954-104954

    • DOI

      10.1016/j.neuint.2020.104954

    • Related Report
      2020 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Microglial gene signature reveals loss of homeostatic microglia associated with neurodegeneration of Alzheimer's disease2021

    • Author(s)
      Sobue A, Kimine O, Hara Y, Endo F, Mizoguchi H, Watanabe S, Murayama S, Saito T, Saido T. C., Sahara N, Higuchi M, Ogi T, Yamanaka K.
    • Journal Title

      Acta Neuropathologica Communications

      Volume: 9 Pages: 1-1

    • DOI

      10.1186/s40478-020-01099-x

    • Related Report
      2020 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Touchscreen-based location discrimination and paired associate learning tasks detect cognitive impairment at an early stage in an App knock-in mouse model of Alzheimer's disease2020

    • Author(s)
      Saifullah MAB, Komine O, Dong Y, Fukumoto K, Sobue A, Endo F, Saito T, Saido TC, Yamanaka K, Mizoguchi H.
    • Journal Title

      Molecular Brain

      Volume: 13(1) Pages: 147-147

    • DOI

      10.1186/s13041-020-00690-6

    • Related Report
      2020 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Preproenkephalin-expressing ventral pallidal neurons control inhibitory avoidance learning.2019

    • Author(s)
      Macpherson T, Mizoguchi H, Yamanaka A, Hikida T.
    • Journal Title

      Neurochem Int

      Volume: 126 Pages: 11-18

    • DOI

      10.1016/j.neuint.2019.02.011

    • Related Report
      2019 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] REM sleep-active MCH neurons are involved in forgetting hippocampus-dependent memories.2019

    • Author(s)
      Izawa S, Chowdhury S, Miyazaki T, Mukai Y, Ono D, Inoue R, Ohmura Y, Mizoguchi H, Kimura K, Yoshioka M, Terao A, Kilduff TS, Yamanaka A*
    • Journal Title

      Science

      Volume: 365 Issue: 6459 Pages: 1308-1313

    • DOI

      10.1126/science.aax9238

    • NAID

      120006777541

    • Related Report
      2019 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Physiological centers of decision-making: manipulation of neural activity in insular cortex by AAV2019

    • Author(s)
      溝口 博之, 山田 清文.
    • Journal Title

      Folia Pharmacol. Jpn.

      Volume: 153 巻 5 号 Issue: 5 Pages: 224-230

    • DOI

      10.1254/fpj.153.224

    • NAID

      130007649350

    • ISSN
      0015-5691, 1347-8397
    • Related Report
      2019 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 認知症早期発見と創薬への行動薬理学研究者の挑戦.2020

    • Author(s)
      溝口博之、山中宏二.
    • Organizer
      第30回日本医療薬学会年会
    • Related Report
      2020 Research-status Report
  • [Presentation] 依存症の理解に向けた意思決定の神経回路の解明.2020

    • Author(s)
      溝口博之、山田清文、山中章弘.
    • Organizer
      第43回日本神経科学大会
    • Related Report
      2020 Research-status Report
  • [Presentation] 意思決定異常に対する創薬標的:バレニクリンの有効性.2020

    • Author(s)
      溝口博之、山田清文.
    • Organizer
      第137回日本薬理学会近畿部会
    • Related Report
      2020 Research-status Report
  • [Presentation] 動機づけ行動におけるオレキシン神経の役割2020

    • Author(s)
      溝口 博之、犬束 歩、片平 健太郎、山田 清文、山中 章弘.
    • Organizer
      第93回日本薬理学会年会
    • Related Report
      2019 Research-status Report
  • [Presentation] タッチスクリーン式学習試験法はアルツハイマー病モデル動物の早期の認知機能障害を検出できる.2020

    • Author(s)
      溝口博之、小峯 起、Md. Ali Bin Saifullah1、祖父江 顕、遠藤史人、山中宏二.
    • Organizer
      日本薬学会第140年会
    • Related Report
      2019 Research-status Report
  • [Presentation] Roots of decision-making in addiction: the insular cortex, nucleus accumbens, striatum.2019

    • Author(s)
      Mizoguchi H
    • Organizer
      7th Meeting of the International Drug Abuse Research Society (IDARS).
    • Related Report
      2019 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Roles of orexin neurons in motivated behaviors in rats.2019

    • Author(s)
      Mizoguchi H, Inutsuka A, Katahira K, Yamada K, Yamanaka A.
    • Organizer
      6th Congress of Asian College of Neuropsycopharmacology
    • Related Report
      2019 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Touchscreen-based tests detect cognitive impairment at an early stage in APP knock-in mice model.2019

    • Author(s)
      Saifullah Md. Ali Bin , Komine O, Sobue A, Yamanaka K, Mizoguchi H.
    • Organizer
      6th Congress of Asian College of Neuropsycopharmacology
    • Related Report
      2019 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 依存症における意思決定の神経回路:島皮質と線条体.2019

    • Author(s)
      溝口博之、山田清文
    • Organizer
      第42回日本神経科学大会第62回日本神経化学会大会
    • Related Report
      2019 Research-status Report
  • [Presentation] 食欲、報酬に対する動機づけにおけるオレキシン神経の役割2019

    • Author(s)
      溝口博之
    • Organizer
      第4 回食欲・食嗜好の分子・神経基盤研究会
    • Related Report
      2019 Research-status Report
  • [Presentation] 依存症における意思決定異常と島皮質GABA神経2019

    • Author(s)
      溝口博之、山田清文
    • Organizer
      第49回日本神経精神薬理学会
    • Related Report
      2019 Research-status Report
  • [Presentation] 報酬に対する動機づけにおけるオレキシン神経の役割.2019

    • Author(s)
      溝口博之
    • Organizer
      日本病院薬剤師会東海ブロック・日本薬学会東海支部合同学術大会2019
    • Related Report
      2019 Research-status Report

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Published: 2019-07-04   Modified: 2021-12-27  

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