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オペラント学習進行に伴う大脳皮質-基底核回路における並列ループの機能シフトの解明

研究課題

研究課題/領域番号 15J00807
研究種目

特別研究員奨励費

配分区分補助金
応募区分国内
研究分野 神経生理学・神経科学一般
研究機関玉川大学

研究代表者

相馬 祥吾  玉川大学, 脳科学研究所, 特別研究員(PD)

研究期間 (年度) 2015-04-24 – 2018-03-31
研究課題ステータス 完了 (2016年度)
配分額 *注記
2,990千円 (直接経費: 2,300千円、間接経費: 690千円)
2016年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2015年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
キーワード目標指向行動 / 習慣的行動 / 大脳皮質-基底核回路 / 機能シフト / 左右ペダル課題 / 一次運動野 / 二次運動野
研究実績の概要

動物は、学習により目的に応じた適切な行動を獲得し(目標指向行動)、その適切な行動はやがて習慣化する(習慣的行動)。この行動適応の進行に伴い、目標指向行動の形成を担う「前頭前野系ループ(前頭前皮質-背内側線条体ループ)」から習慣化への転換を担う「運動系ループ(感覚運動皮質-背外側線条体ループ)」への機能シフトが生じると考えられているが、その全貌は未解明のままである。機能シフトの解明には、大脳皮質-基底核回路において各脳領域を正確に同定した上で細胞外記録することが必須である。本研究では、高空間解像度で電極を操作可能であり、かつ、光遺伝学的手法などと組み合わせることも容易にできる頭部固定下動物を用いた実験系を構築した。
初年度に確立した行動課題(左右ペダル課題)を利用し、「運動系ループ」への機能シフトが生じた後の運動野の神経細胞の対側・同側情報表現について調べた。この課題において、頭部固定されたラットは左右の前肢でペダルを適切に操作することで報酬を獲得する。ラットは左右のペダルを下方へ一定時間押し込み、その後、自発的に片方のペダルを選択する(ペダルから前肢を離す)ことで報酬を得る。課題には右ペダル-報酬ブロックと左ペダル-報酬ブロックの2つのブロックがあり、ラットは文脈依存的にペダルを選択する必要がある。これにより、ラットは左右の前肢を独立して動かすこととなり、「運動系ループ」の一部を担う運動野の神経細胞が対側・同側の情報をどのように表現しているかを明らかにすることができる。左右ペダル課題遂行中のラットの一次運動野と二次運動野から多細胞同時神経活動記録を行った結果、一次運動野の神経細胞は、対側の前肢の運動情報を表現しており、一方、二次運動野の神経細胞は前肢の運動を両側性に(対側・同側ともに)表現していることを明らかとした。

現在までの達成度 (段落)

翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。

今後の研究の推進方策

翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2016 実績報告書
  • 2015 実績報告書
  • 研究成果

    (4件)

すべて 2017 2016 2015

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 1件) 学会発表 (2件)

  • [雑誌論文] In Vivo Spiking Dynamics of Intra- and Extratelencephalic Projection Neurons in Rat Motor Cortex.2017

    • 著者名/発表者名
      Saiki A, Sakai Y, Fukabori R, Soma S, Yoshida J, Kawabata M, Yawo H, Kobayashi K, Kimura M, Isomura Y.
    • 雑誌名

      Cereb Cortex.

      巻: 印刷中 号: 3 ページ: 1-15

    • DOI

      10.1093/cercor/bhx012

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 特集 記憶ふたたび 9.オペラント条件づけで脳を探る2016

    • 著者名/発表者名
      相馬 祥吾,川端 政則,礒村 宜和
    • 雑誌名

      生体の科学

      巻: 67 号: 1 ページ: 42-46

    • DOI

      10.11477/mf.2425200396

    • ISSN
      0370-9531, 1883-5503
    • 年月日
      2016-02-15
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] 前肢協調運動の神経基盤を探るための新規行動課題2016

    • 著者名/発表者名
      相馬祥吾、齊木愛希子、吉田純一、川端政則、酒井裕、礒村宜和
    • 学会等名
      第39回日本神経科学大会
    • 発表場所
      パシフィコ横浜(神奈川県・横浜市)
    • 年月日
      2016-07-21
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 前脳基底部コリン作動性システムの長期記憶想起への貢献2015

    • 著者名/発表者名
      相馬祥吾、末松尚史、苅部冬紀、藤山文乃、七五三木聡
    • 学会等名
      第38回日本神経科学大会
    • 発表場所
      神戸国際会議場(兵庫県神戸市)
    • 年月日
      2015-07-28
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書

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公開日: 2015-11-26   更新日: 2024-03-26  

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