| 研究課題/領域番号 |
20K15942
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| 研究種目 |
若手研究
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| 配分区分 | 基金 |
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| 審査区分 |
小区分46030:神経機能学関連
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| 研究機関 | 国立研究開発法人理化学研究所 |
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研究代表者 |
谷本 悠生 国立研究開発法人理化学研究所, 脳神経科学研究センター, 研究員 (80815184)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2022年度)
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| 配分額 *注記 |
4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2021年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2020年度: 2,990千円 (直接経費: 2,300千円、間接経費: 690千円)
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| キーワード | ゼブラフィッシュ / 意思決定 / 大脳基底核 / カルシウムイメージング / バーチャルリアリティ |
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| 研究開始時の研究の概要 |
動物は絶えず変化する周囲の状況に応じて適切な意思決定を行う。これまで意思決定においては、過去の経験依存的に適切な行動が引き起こされる仕組みが研究されてきた。一方、動物は未知の状況においても到達すべき状況を予測し、適切な行動を選択する。この予測に基づいた意思決定は、我々ヒトの精神活動においても根幹をなす脳機能の一つであるが、そのメカニズムは不明な点が多い。本研究では、ゼブラフィッシュのコンパクトな大脳皮質-基底核回路を活かして、予測に基づいた意思決定中の神経活動を計測・操作し、予測情報が統合され適切な行動に反映される神経回路機構の解明を目指す。
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| 研究成果の概要 |
動物は絶えず変化する周囲の状況に応じて適切な意思決定を行う。本研究ではゼブラフィッシュのコンパクトな大脳皮質-基底核回路を活かして、予測に基づいた意思決定中の神経活動を計測した。その結果、線条体では学習依存的な予測情報の出現が、淡蒼球の出力細胞ではそれらの予測情報が統合された活動が生じることが確認された。これらの結果と所属研究室で過去に得られた結果を統合的に解釈し、大脳基底核が大脳皮質を不安定化させることで行動状態を遷移させ、最終的に魚を到達すべき適切な状況下へ導くことのできる神経回路モデルを作成した。以上の成果により、脊椎動物の大脳皮質ー基底核回路の基本的な計算原理を提唱した。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
大脳皮質ー基底核回路はヒトにおいても学習や意思決定に関与しており、その障害はパーキンソン病、ハンチントン病、様々な依存症などを引き起こす。理論神経科学的研究からは、大脳皮質ー基底核回路は強化学習と、強化学習により学習された行動の誘起を行うとされているが、その計算原理が神経回路としてどのように実装されているかについては未だ不明な点が多い。本研究では、シンプルな魚の大脳皮質ー基底核回路の包括的な神経活動のイメージング結果をもとに、この回路がどのように予測性の情報を学習依存的に獲得し、全体としてどのように機能することで最終的に適切な行動を引き起こすのかをモデル化したという学術的意義がある。
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