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手綱核・脚間核経路による社会・認知行動のスイッチング制御機構の解明

研究課題

研究課題/領域番号 21H04814
研究種目

基盤研究(A)

配分区分補助金
応募区分一般
審査区分 中区分51:ブレインサイエンスおよびその関連分野
研究機関国立研究開発法人理化学研究所

研究代表者

岡本 仁  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, 客員主管研究員 (40183769)

研究期間 (年度) 2021-04-05 – 2025-03-31
研究課題ステータス 交付 (2024年度)
配分額 *注記
40,560千円 (直接経費: 31,200千円、間接経費: 9,360千円)
2024年度: 6,110千円 (直接経費: 4,700千円、間接経費: 1,410千円)
2023年度: 6,110千円 (直接経費: 4,700千円、間接経費: 1,410千円)
2022年度: 5,590千円 (直接経費: 4,300千円、間接経費: 1,290千円)
2021年度: 22,750千円 (直接経費: 17,500千円、間接経費: 5,250千円)
キーワードゼブラフィッシュ / 社会的闘争 / 手綱核 / 脚間核 / セロトニン / 勝者と敗者 / 背側被蓋野 / 内受容感覚 / 順行性継シナプス的神経細胞標識 / 意思決定 / 行動制御 / 注意
研究開始時の研究の概要

集団で行動する動物群では、同種間で社会的優劣を決める闘いが、社会的秩序を保つ上で重要な意義を持っている。我々のこれまでの研究から、手綱核から脚間核に至る2本の神経経路が、同種間での社会的な優劣を巡る闘争における勝者と敗者の決定や、脳が向ける注意の対象を自分自身とするか外界や相手とするかという二者択一的切り替え(スイッチング)の制御に深く関わっていることが明らかになってきた。本研究では、この研究をさらに進め、手綱核・脚間核経路によるスイッチングが、脳全体の神経回路の動態にどのように影響を与え、実際の行動の違いを引き起こすのかを、関わる神経回路の全貌と作動原理を明らかにすることによって解明する。

研究実績の概要

昨年度の研究で、脚間核に順行的に継シナプス的に接続する神経細胞を標識できるVesicular Stomatitis Virus を注入し、脚間核と直接または間接的に接続する脳部位を同定することができた。今年度は、この実験を繰り返し、データを蓄積し、論文の執筆を開始した。さらに、脚間核の出力部位の神経細胞群を分子マーカーを使って分類するために、被蓋部分を10X社のChromiumで1細胞mRNA発現プロファイリングを行った。
仮想空間で2匹の魚が闘争できる実験システムを確立し、正常の2匹の魚の組み合わせと、正常魚と手綱核・脚間核経路のうちで勝者の回路が不活化された魚という組み合わせえ、闘争を行い、結果を解析している。
仮想空間の中で闘争中の魚の背側被蓋部の神経活動を観察するためのグリンレンズを利用した観察システムの構築を試み、現在改良を進めている。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

昨年度の研究で、脚間核に順行的に継シナプス的に接続する神経細胞を標識できるVesicular Stomatitis Virus を注入し、脚間核と直接または間接的に接続する脳部位を同定することができた。今年度は、この実験を繰り返し、データを蓄積し、論文の執筆を開始した。さらに、脚間核の出力部位の神経細胞群を分子マーカーを使って分類するために、被蓋部分を10X社のChromiumで1細胞mRNA発現プロファイリングを行った。
仮想空間で2匹の魚が闘争できる実験システムを確立し、正常の2匹の魚の組み合わせと、正常魚と手綱核・脚間核経路のうちで勝者の回路が不活化された魚という組み合わせえ、闘争を行い、結果を解析している。
仮想空間の中で闘争中の魚の背側被蓋部の神経活動を観察するためのグリンレンズを利用した観察システムの構築を試み、現在改良を進めている。

今後の研究の推進方策

仮想空間で2匹の魚が闘争できる実験システムを使って、闘争中の魚の背側被蓋核などでの神経活動を、グリンレンズ等を使ったイマージングシステムで観察し、この部位が、内感覚受容の予測誤差に関わるかどうか等の仮説の検証を行う。

報告書

(3件)
  • 2022 実績報告書
  • 2021 審査結果の所見   実績報告書
  • 研究成果

    (23件)

すべて 2023 2022 2021 その他

すべて 雑誌論文 (3件) (うち国際共著 1件、 査読あり 3件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (15件) (うち国際学会 7件、 招待講演 7件) 備考 (5件)

  • [雑誌論文] Habenula as the experience-dependent controlling switchboard of behavior and attention in social conflict and learning.2021

    • 著者名/発表者名
      Okamoto H, Cherng BW, Nakajo H, Chou MY, Kinoshita M.
    • 雑誌名

      Curr Opin Neurobiol.

      巻: 68 ページ: 36-43

    • DOI

      10.1016/j.conb.2020.12.005

    • 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] Protein fucosylation is required for Notch dependent vascular integrity in zebrafish2021

    • 著者名/発表者名
      Fowler G, French DV, Rose A, Squires P, Aniceto da Silva C, Ohata S, Okamoto H, French CR.
    • 雑誌名

      Dev Biol.

      巻: 480 ページ: 62-68

    • DOI

      10.1016/j.ydbio.2021.08.004

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Zebrafish capable of generating future state prediction error show improved active avoidance behavior in virtual reality2021

    • 著者名/発表者名
      Torigoe M, Islam T, Kakinuma H, Fung CCA, Isomura T, Shimazaki H, Aoki T, Fukai T, Okamoto H.
    • 雑誌名

      Nat Commun.

      巻: 12 号: 1 ページ: 5712-5722

    • DOI

      10.1038/s41467-021-26010-7

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Regulation of Social Fighting Behavior by Zebrafish and Left‐Right Brain Asymmetry2023

    • 著者名/発表者名
      Hitoshi Okamoto
    • 学会等名
      Yamada Conference LXXV Origin of left‐right asymmetry in animals
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Habenula as the experience-dependent controlling switchboard of behavior and attention in social conflict and learning2022

    • 著者名/発表者名
      Hitoshi Okamoto
    • 学会等名
      BSI Special Seminar at KIST
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Zebrafish National Bioresource Project in Japan2022

    • 著者名/発表者名
      Hitoshi Okamoto
    • 学会等名
      Korea Animal Model Archive (KAMA) Workshop
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Systematic identification of the brain regions connected with the interpeduncular nucleus in the adult zebrafish brain2022

    • 著者名/発表者名
      Audrey Kawoon Wong
    • 学会等名
      第45回日本神経科学大会(NEURO2022)
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Discovery of neurons monitoring whether the prediction comes true in the brain of zebrafish escaping in the virtual reality space2022

    • 著者名/発表者名
      岡本仁
    • 学会等名
      The International Symposium on Development and Plasticity of Neural Systems
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Habenula as the experience-dependent controlling switchboard of behavior and attention in social conflict and learning2021

    • 著者名/発表者名
      岡本仁
    • 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
    • 招待講演
  • [学会発表] Zebrafish capable of generating future state prediction error show improved active avoidance behavior in virtual reality2021

    • 著者名/発表者名
      鳥越万紀夫
    • 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] Learning of value information by the basal ganglia circuit in goal-directed behavior of adult zebrafish2021

    • 著者名/発表者名
      谷本悠生
    • 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] 魚の脳科学から学ぶヒトの社会的行動の仕組み2021

    • 著者名/発表者名
      岡本仁
    • 学会等名
      ライフサイエンス技術部会脳科学分科会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Habenula as the experience-dependent controlling switchboard of behavior and attention in social conflict and learning2021

    • 著者名/発表者名
      岡本仁
    • 学会等名
      Genes, Brain, and Behavior Meeting 2021
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Afferent and efferent connections of the thalamic nuclei in the medial diencephalon imply a basal ganglia-thalamocortical projection in zebrafish2021

    • 著者名/発表者名
      柿沼久哉
    • 学会等名
      第27回小型魚類研究会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] Median raphe projecting efferent neurons in the ventral interpeduncular nucleus in zebrafish2021

    • 著者名/発表者名
      木下雅恵
    • 学会等名
      第27回小型魚類研究会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] Zebrafish capable of generating future state prediction error show improved active avoidance behavior in virtual reality2021

    • 著者名/発表者名
      鳥越万紀夫
    • 学会等名
      第27回小型魚類研究会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] Learning of value information by the basal ganglia circuit in goal-directed behavior of adult zebrafish2021

    • 著者名/発表者名
      谷本悠生
    • 学会等名
      第27回小型魚類研究会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] Zebrafish capable of generating future state prediction error show improved active avoidance behavior in virtual reality2021

    • 著者名/発表者名
      鳥越万紀夫
    • 学会等名
      Society for Neuroscience 2021 Annual Meeting
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [備考] 意思決定回路動態研究チーム(岡本 仁):情動と社会性による行動プログラムの制御機構の解明をめざす。

    • URL

      https://cbs.riken.jp/jp/faculty/h.okamoto/index.html

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [備考] 意思決定の仕組みを探る

    • URL

      https://www.youtube.com/watch?v=nrJJNBqONdU

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [備考] 腹が減っては戦に負けぬ -空腹の魚が闘争に敗北しにくくなる神経メカニズムを解明-

    • URL

      https://www.youtube.com/watch?v=FurG6gS49bg&t=2s

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [備考] 最適な未来予想の実現化をモニターする神経細胞の発見

    • URL

      https://www.riken.jp/press/2021/20210929_2/index.html

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [備考] 意思決定回路動態研究チーム(岡本 仁): 情動と社会性による行動プログラムの制御機構の解明をめざす。

    • URL

      https://cbs.riken.jp/jp/faculty/h.okamoto/index.html

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書

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公開日: 2021-04-28   更新日: 2024-06-24  

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