| 研究課題/領域番号 |
20K06874
|
|---|
| 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46010:神経科学一般関連
|
|---|
| 研究機関 | 藤田医科大学 |
|---|
研究代表者 |
中野 高志 藤田医科大学, 医学部, 准教授 (70579953)
|
|---|
| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2024-03-31
|
| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
|
| 配分額 *注記 |
4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2023年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2022年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2021年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2020年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
|
|---|
| キーワード | 線条体 / シミュレーション / ドーパミン / 中型有棘細胞 / 多階層モデル / モデリング / 学習 / アセチルコリン |
|---|
| 研究開始時の研究の概要 |
大脳基底核の線条体は、２種類の投射細胞とコリン作動性介在神経細胞の多細胞相互作用によって強化学習とその柔軟性を実現していると考えられている。しかし多細胞相互作用に加えて細胞ネットワークの活動と細胞内シグナルの多階層相互作用があるためシステム全体の動態を捉えることは難しい。そこで本研究では分子から神経細胞ネットワークに至る多細胞・多階層モデルを構築し、シミュレーションによって学習の柔軟性の神経機構の背後にある線条体細胞ネットワークの動態を統合的に捉える。
|
| 研究成果の概要 |
本研究では、学習の柔軟性の背後にある神経メカニズムを理解するため、分子レベル、細胞レベルからなる線条体多階層モデルを構築し、細胞の電気生理学的な振る舞いや細胞内シグナル分子の活性化を可視化した。構築したモデルを用いてシミュレーション実験を行うことによって薬物依存における神経細胞およびシグナル伝達経路の振る舞い、さらに依存症に対する治療候補薬の効果や作用機序を予測することができた。さらに全脳レベルでの学習と神経回路の関係を調べるために数理モデルを構築した。その結果後部帯状回や後部島皮質を中心とした脳の機能的結合が学習課題への適応に関連していることを発見することができた。
|
| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
本研究で構築した線条体の多階層モデルは、神経細胞の振る舞いを分子レベル、細胞レベルで可視化できるリアリスティックなモデルである。そのため薬物依存症のみならずさまざまな疾患にも応用することができ、シミュレーション実験によって疾患によって神経で起きている現象やその背後にあるメカニズムを予測し、さらに治療候補薬の効果や機序、より効果的に依存症をおさえる仕組みを予測することができる。また脳機能ネットワークから学習適性を予測する数理モデルは、治療に対するスクリーニングとして期待でき、テーラーメイド治療の実現につながると考えられる。
|
