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不確実な状況下の意思決定戦略に関わる神経回路

研究課題

研究課題/領域番号 19K06948
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
審査区分 小区分46030:神経機能学関連
研究機関同志社大学

研究代表者

廣川 純也  同志社大学, 研究開発推進機構, 准教授 (40546470)

研究期間 (年度) 2019-04-01 – 2023-03-31
研究課題ステータス 中途終了 (2022年度)
配分額 *注記
4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円)
2022年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2021年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2020年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2019年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
キーワード意思決定 / 知覚弁別 / 価値判断 / 光遺伝学 / 前頭前野 / 不確実性 / 線条体 / 視覚野 / 眼窩前頭皮質 / テトロード / ラット / メタ認知 / 頭頂連合野 / 皮質線条体投射
研究開始時の研究の概要

動物は状況の不確実性(見通しの悪さ)によって行動戦略を切り替える。動物はどのようにして「見通しが悪い」ことをメタ認知(俯瞰的に理解)し、それを行動に反映させるのだろうか?本研究はメタ認知に関わるとされる眼窩前頭皮質と、行動の固執性に関わる線条体の連絡経路に着目し、この経路が不確実性による行動戦略の切り替えに必要であるかを検証する。具体的には、光遺伝学的方法を用い、眼窩前頭皮質ー線条体投射細胞を同定した上で動物に報酬確率が変動する状況における感覚刺激判別課題を行わせ、それらの細胞群がどのような情報を表象し、その活動の操作が行動戦略のシフトに影響するかどうかを検証する。

研究成果の概要

動物は、不確実な状況に応じて行動戦略を切り替えることができます。この研究では、動物がどのようにして知覚上の不確実性を認識し、それを行動に活かすのかを解明しました。具体的には、匂い判断に不確実性のある課題をラットで訓練し、前頭前野の神経細胞の活動パターンを解析しました。その結果、前頭前野には知覚判断の自信や報酬量、それらが統合された期待値の情報を持つ機能的神経細胞クラスターが存在し、その一部は解剖学的構造と密接な対応があることを発見しました。さらに、視覚弁別を用いた別の課題では、視覚野における神経応答とは異なるタイプの活動が視覚刺激に反応するかどうかの戦略に関連することを明らかにしました。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究は、意思決定時における前頭前野の神経細胞群の機能的構成を明らかにし、少なくとも一部の機能的集団と神経投射の間に密接な対応関係があることを示しました。この発見により、例えば、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、意思決定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と考えています。また、視覚野において視覚応答を示さない神経細胞の活動が行動戦略に重要な役割を果たしていることを示し、視覚野が単純な視覚情報処理を超えた役割を果たしていることを示した。

報告書

(4件)
  • 2022 研究成果報告書 ( PDF )
  • 2021 実績報告書
  • 2020 実施状況報告書
  • 2019 実施状況報告書
  • 研究成果

    (22件)

すべて 2021 2020 2019 その他

すべて 国際共同研究 (3件) 雑誌論文 (6件) (うち国際共著 3件、 査読あり 5件、 オープンアクセス 4件) 学会発表 (10件) (うち国際学会 5件、 招待講演 1件) 備考 (3件)

  • [国際共同研究] Cold Spring Harbor Laboratory(米国)

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [国際共同研究] Cold Spring Harbor Laboratory/Massachusetts Institute of Technology(米国)

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [国際共同研究] University of Oxford/University College London(英国)

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [雑誌論文] Contribution of non-sensory neurons in visual cortical areas to visually guided decisions in the rat2021

    • 著者名/発表者名
      Yuma Osako, Tomoya Ohnuki, Yuta Tanisumi, Kazuki Shiotani, Hiroyuki Manabe, Yoshio Sakurai, Junya Hirokawa
    • 雑誌名

      Current Biology

      巻: - 号: 13 ページ: 1-13

    • DOI

      10.1016/j.cub.2021.03.099

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Over-representation of fundamental decision variables in the prefrontal cortex underlies decision bias2021

    • 著者名/発表者名
      Ohnuki Tomoya、Osako Yuma、Manabe Hiroyuki、Sakurai Yoshio、Hirokawa Junya
    • 雑誌名

      Neuroscience Research

      巻: 173 ページ: 1-13

    • DOI

      10.1016/j.neures.2021.07.002

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Contribution of non-sensory neurons in visual cortical areas to visually guided decisions in the rat2021

    • 著者名/発表者名
      Yuma Osako, Tomoya Ohnuki, Yuta Tanisumi, Kazuki Shiotani, Hiroyuki Manabe, Yoshio Sakurai, Junya Hirokawa
    • 雑誌名

      Current Biology

      巻: -

    • DOI

      10.2139/ssrn.3732369

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Dynamic coordination of the perirhinal cortical neurons supports coherent representations between task epochs2020

    • 著者名/発表者名
      Tomoya Ohnuki, Yuma Osako, Hiroyuki Manabe, Yoshio Sakurai, Junya Hirokawa
    • 雑誌名

      Communications Biology

      巻: 3 号: 1 ページ: 464-464

    • DOI

      10.1038/s42003-020-01129-3

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Reinforcement biases subsequent perceptual decisions when confidence is low: a widespread behavioral phenomenon2020

    • 著者名/発表者名
      Lak Armin、Hueske Emily、Hirokawa Junya、Masset Paul、Ott Torben、Urai Anne E、Donner Tobias H、Carandini Matteo、Tonegawa Susumu、Uchida Naoshige、Kepecs Adam
    • 雑誌名

      eLife

      巻: 9

    • DOI

      10.7554/elife.49834

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [雑誌論文] Frontal cortex neuron types categorically encode single decision variables2019

    • 著者名/発表者名
      Hirokawa Junya、Vaughan Alexander、Masset Paul、Ott Torben、Kepecs Adam
    • 雑誌名

      Nature

      巻: 576 号: 7787 ページ: 446-451

    • DOI

      10.1038/s41586-019-1816-9

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] Dynamic recruitment of functional clusters in orbitofrontal cortex during a complex decision-making task2021

    • 著者名/発表者名
      大貫朋哉
    • 学会等名
      第44回日本神経科学大会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] ignificant contributions of non-sensory neurons to visually-guided decision-making in the visualcortical area.2021

    • 著者名/発表者名
      大迫優真
    • 学会等名
      第44回日本神経科学大会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] State representation of non-sensory neuron in the visual cortical area.2021

    • 著者名/発表者名
      大迫優真
    • 学会等名
      51st Society for Neuroscience Annual Meeting
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 眼窩前頭皮質は意思決定に関する情報を投射タイプ特異的に符号する2020

    • 著者名/発表者名
      廣川 純也
    • 学会等名
      第43回日本神経科学大会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] ラット視覚皮質における内的な感覚状態のポピュレーション表現2020

    • 著者名/発表者名
      大迫 優真
    • 学会等名
      第43回日本神経科学大会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] 選択方向の神経表象は嗅周皮質における神経細胞の動的協調によってイベント間で保持される2020

    • 著者名/発表者名
      大貫 朋哉
    • 学会等名
      第43回日本神経科学大会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] Orbitofrontal-to-striatal projection drives confidence-dependent choice bias.2019

    • 著者名/発表者名
      Hirokawa, J., Lak, A., Ott, T., Ohnuki, T, Osako, Y., Manabe, H., Sakurai, Y., Kepecs, A.
    • 学会等名
      49th Society for Neuroscience Annual Meeting, Chicago (米国)
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Distinct roles of primary, secondary visual cortex and posterior parietal cortex in visually-guided decision-making.2019

    • 著者名/発表者名
      Osako, Y., Ohnuki, T., Manabe, H., Sakurai, Y. and Hirokawa, J.
    • 学会等名
      49th Society for Neuroscience Annual Meeting, Chicago (米国)
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Dynamic encoding of choice-target information in the perirhinal cortex.2019

    • 著者名/発表者名
      Ohnuki, T., Osako, Y., Sakurai, Y. and Hirokawa, J.
    • 学会等名
      49th Society for Neuroscience Annual Meeting, Chicago (米国)
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Discrete subpopulations in Orbitofrontal cortex represent distinct decision variables.2019

    • 著者名/発表者名
      Hirokawa, J.
    • 学会等名
      Systems Neuroscience and Decision Making (Arhus, Denmark)
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [備考] 適切な意思決定を可能にする神経回路を同定

    • URL

      https://www.jnss.org/news-topics?id=200121-03

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [備考] 視覚野は外界情報だけでなく、動物の内的な状態も表現する

    • URL

      https://www.jnss.org/news-topics_8?id=210623-03&u=773a54b2d59b058f3becf51512fb016e

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [備考] 適切な意思決定を可能にする神経回路を特定

    • URL

      https://www.u-presscenter.jp/2019/12/post-42824.html

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書

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公開日: 2019-04-18   更新日: 2024-01-30  

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