| 研究課題/領域番号 |
22K06486
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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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 | 大阪公立大学 |
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研究代表者 |
松本 英之 大阪公立大学, 大学院医学研究科, 助教 (50511383)
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| 研究期間 (年度) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (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)
2024年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2023年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
2022年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
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| キーワード | 意欲 / 学習 / 適応 / 報酬系 / 神経回路 / 電気生理学 / 光遺伝学 / 齧歯類 / 神経科学 / 脳機能 / 情報処理 / 神経活動計測 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究では、学習と意欲をそれぞれ制御する報酬系神経回路網の情報処理機構を、大規模な神経活動同時計測技術を用いて解析する。さらに、その情報処理に関与する特定の神経回路の、特定の時間の活動に介入することで、学習と意欲に必須の神経回路機構を明らかにする。具体的には、（１）線条体マルチ回路を構成する細胞の活動を大規模に同時計測しながら神経修飾系の入力信号に介入する実験技術の開発、（２）学習と意欲の柔軟な変化を検証する行動課題の開発、（３）本課題中の学習と意欲を制御する報酬系神経回路機構の検証、について検討する。この理解を通して、複雑な生体脳の情報処理の理解を深め、優れた人工的知能の開発の糸口を見出す。
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| 研究実績の概要 |
環境との相互作用を通して柔軟に行動することは生物の生存に重要であり、その生成メカニズムの理解は生体脳と人工知能の両方の研究の発展に貢献すると考えられる。中脳に分布するドーパミン細胞は前頭前皮質や大脳基底核など広範な脳領域へと軸索を投射し、環境に応じた柔軟な行動の選択や実行機能の制御に深く関与していると考えられる。しかし、各脳領域へと投射するドーパミン細胞が環境の変化に対してどのように活動を修飾させ、ドーパミン信号のその修飾が投射先の情報処理と機能の制御にどのような影響を及ぼすのか、その詳細はよく分かっていない。
申請者の近年の研究成果から、線条体の異なる部位に入力するドーパミン信号の性質に違いがあることが明らかになりつつある。このことから、学習や意欲に関する投射先別の情報処理機序の異質性が予想される。本研究では、報酬に基づいた目的指向行動を行う齧歯類から神経活動を計測しつつ、光遺伝学を用いた経路特異的な介入技術を用いて、学習と意欲を制御する神経回路のメカニズムを理解する。初年度はまず、申請者の研究で明らかになりつつある異なるドーパミン信号を受け取る別々の投射先にトレーサーやウィルスを注入し、神経回路を蛍光タンパク質等で逆行性に標識した。Cre組み換え酵素依存的にドーパミン神経特異的に感染する逆行性AAVを投射先に注入し、２週間後にラットを灌流固定、脳切片を作成し、異なる脳領域へ投射するTyrosine Hydroxyrase陽性ドーパミン神経細胞の細胞体の位置や軸索投射パターンを観察した。その結果、性質の異なるドーパミン神経回路の解剖学的特徴を見出すことができた。また、これらの成果は次年度以降に計画する経路特異的な情報処理機構の理解に向けた技術基盤を確立する上で重要な知見となった。
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| 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
本年度は、行動課題の確立と行動データとドーパミン信号データの解析に加え、申請者のこれまでの研究成果に関連する解剖学的データを得ることができたため、おおむね順調に進展していると判断した。
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| 今後の研究の推進方策 |
これまでに取得したデータの解析および追加のデータ取得を行う。一回のセッションで記録される細胞数を増やして実験効率を上げるため、数百チャネルを搭載した記録電極を用いた大規模神経活動計測技術を立ち上げる。
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