社会的な遊びへの動機づけを担う神経機構の解明

• 研究課題/領域番号: 17J11022
• 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: 基盤・社会脳科学
• 研究機関: 沖縄科学技術大学院大学
• 研究代表者: 青木 祥 沖縄科学技術大学院大学, 神経生物学研究ユニット, 特別研究員(PD)
• 研究期間 (年度): 2017-04-26 – 2020-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2019年度)
• 配分額: 4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円); 2019年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円); 2018年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円); 2017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: 動機付け / 行動 / 腹側線条体 / 大脳皮質運動野 / 動機づけ / 線条体 / ドーパミン

研究実績の概要

本研究は、1) 社会的行動への動機付けの神経基盤の解明と、2) 幼少期の社会的経験と成年期の適応的行動との関連性の解明を目的として開始された。まず、内的な動機付けを実際の行動出力に変換できる可能性のある神経回路の探索を行い、社会的行動を含め動機付けおよび情動・感情制御に関わる腹側線条体から大脳皮質運動野への多シナプス神経回路が存在することを発見した。その後、動機づけの情報を行動出力に変換できる神経回路メカニズムの同定を試み、腹側線条体から運動野に到達する回路は、線条体―内側黒質―運動性視床核―皮質運動野であることを示した。さらに、新たに発見された腹側線条体―黒質―運動性視床核―皮質運動野という神経回路が、生体内でどのような機能性を有しているのかについて電気生理学的手法を用いて調べた。大脳基底核直接路ニューロンにCreを発現するD1-Creマウスを用いて、Cre依存的な光遺伝学的手法により腹側線条体の直接路ニューロンを活性化すると、大脳皮質運動野の神経活動を変容できることを発見した。これらの結果は、解剖学的知見に加えて、生体内においても腹側線条体から黒質へと繋がる直接路ニューロンの活動変化は大脳皮質運動野の活動に影響を与えることを示唆している。これらの知見は、社会的文脈も含めて、内的動機づけや感情に関わる情報が腹側線条体に由来し、腹側線条体―黒質―運動性視床核―大脳皮質運動野という神経回路を通ることで、行動出力に影響を与えるあるいは修飾できることを示唆している。本研究は脳の中で動機づけの情報が行動出力に変換され得る神経回路メカニズムを示した点で、神経科学分野から心理学、医学まで多岐に渡る分野に影響を与える新知見を提供したと考えられる。

現在までの達成度 (段落)

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [国際共同研究] Salk Institute for Biological Studies(米国)
• [国際共同研究] Erasmus Medical Center Rotterdam(オランダ)
• [国際共同研究] Salk Institute for Biological Studies(米国)
• [国際共同研究] Erasmus Medical Center(オランダ)
• [国際共同研究] Salk Insititute(米国)
• [国際共同研究] Erasmus Medical Center(オランダ)
• [雑誌論文] An open cortico-basal ganglia loop allows limbic control over motor output via the nigrothalamic pathway (2019)
  • 著者名/発表者名: Sho Aoki, Jared B. Smith, Hao Li, Xunyi Yan, Masakazu Igarashi, Patrice Coulon, Jeffery R. Wickens, Tom J.H. Ruigrok, Xin Jin
  • 雑誌名: eLife 巻: 8 ページ: 49995-49995
  • DOI: 10.7554/elife.49995
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Cerebellar modules and their role as operational cerebellar processing units. (2018)
  • 著者名/発表者名: Richard Apps, Richard Hawkes, Sho Aoki, Amanda M. Brown, Gang Chen, Timothy J. Ebner, Philippe Isope, Elizabeth P. Lackey, Charlotte Lawrenson, Bridget Lumb, Martijn Schonewille, Roy V. Sillitoe, Ludovic Spaeth, Izumi Sugihara, Antoine Valera, Jan Voogd, Douglas R. Wylie Tom J.H. Ruigrok
  • 雑誌名: The Cerebellum 巻: 17 号: 5 ページ: 654-682
  • DOI: 10.1007/s12311-018-0952-3
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Cholinergic interneurons in the rat striatum modulate substitution of habits (2018)
  • 著者名/発表者名: Sho Aoki, Andrew W. Liu, Yumiko Akamine, Aya Zucca, Stefano Zucca, Jeffery R. Wickens
  • 雑誌名: European Journal of Neuroscience 巻: 47 号: 10 ページ: 1194-1205
  • DOI: 10.1111/ejn.13820
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Pauses in cholinergic interneuron firing exert an inhibitory control on striatal output in vivo (2018)
  • 著者名/発表者名: Zucca Stefano、Zucca Aya、Nakano Takashi、Aoki Sho、Wickens Jeffery
  • 雑誌名: eLife 巻: 7
  • DOI: 10.7554/elife.32510
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Multizonal Cerebellar Influence Over Sensorimotor Areas of the Rat Cerebral Cortex (2017)
  • 著者名/発表者名: Aoki Sho、Coulon Patrice、Ruigrok Tom J H
  • 雑誌名: Cerebral Cortex 巻: in press 号: 2 ページ: 598-614
  • DOI: 10.1093/cercor/bhx343
  • 査読あり / 国際共著
• [学会発表] Linking emotion to motion: an open cortico-basal ganglia loop allows limbic control over motor output (2019)
  • 著者名/発表者名: Sho Aoki
  • 学会等名: Neuro 2019
  • 招待講演
• [学会発表] Linking emotion to motion: novel interaction across “limbic” and “motor” cortico-basal ganglia loops (2019)
  • 著者名/発表者名: Sho Aoki
  • 学会等名: OIST workshop: Neural Circuits for Motor Behavior
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Multiple viral tracings reveal an anatomical hierarchy in cortico-basal ganglia loops (2018)
  • 著者名/発表者名: Sho Aoki, Jared. B Smith, Masakazu Igarashi, Patrice Coulon, Jeffery R. Wickens, Xin Jin, Tom J.H. Ruigrok
  • 学会等名: Society for Neuroscience 2018
  • 国際学会
• [学会発表] Anatomical evidence that multiple striatal regions influence motor cortex. (2017)
  • 著者名/発表者名: Sho Aoki, Masakazu Igarashi, Patrice Coulon, Jeffery R. Wickens, Tom J.H. Ruigrok.
  • 学会等名: Society for Neuroscience 2017
  • 国際学会
• [学会発表] Anatomical evidence that multiple striatal regions influence motor cortex in the rat. (2017)
  • 著者名/発表者名: Sho Aoki, Masakazu Igarashi, Patrice Coulon, Jeffery R. Wickens, Tom J.H. Ruigrok.
  • 学会等名: Procedural Learning Summer School
  • 国際学会