環境エンリッチメントの脳ダイナミクスと行動学習障害の回復に関する基礎研究

研究課題

研究課題/領域番号	23K10398
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59010:リハビリテーション科学関連
研究機関	金沢大学
研究代表者	菊池ゆひ金沢大学, 保健学系, 助教 (00749137)
研究分担者	米田貢金沢大学, 保健学系, 准教授 (70334787)
研究期間 (年度)	2023-04-01 – 2027-03-31
研究課題ステータス	交付 (2023年度)
配分額 *注記	4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円) 2026年度: 390千円 (直接経費: 300千円、間接経費: 90千円) 2025年度: 520千円 (直接経費: 400千円、間接経費: 120千円) 2024年度: 260千円 (直接経費: 200千円、間接経費: 60千円) 2023年度: 3,380千円 (直接経費: 2,600千円、間接経費: 780千円)
キーワード	環境エンリッチメント / リハビリテーション / 学習 / 3レバーオペラント / ドーパミン
研究開始時の研究の概要	高い高齢化率、リハビリテーションを必要とする患者数の増加に伴い、より個人最適に効率的な方法の確立が求められている。環境エンリッチメントは、動物実験ではBDNFの増加など脳の可塑性が知られており、リハビリテーションへの応用が期待される。本研究では、1)環境エンリッチメントの動物飼育環境の脳動態への影響について、BDNFの増加に効果的な物理的環境エンリッチメントの条件を明らかにし、2)大脳基底核系の重要な役割を担うドーパミン系の障害の回復可能性について、「3レバーオペラント課題」を用い環境エンリッチメント飼育下のドーパミン受容体遺伝子欠損マウスの行動特性および学習過程から明らかにすることを目指す。
研究実績の概要	高い高齢化率、リハビリテーションを必要とする患者数の増加に伴い、より個人最適に効率的な方法の確立が求められている．豊かな環境を意味する環境エンリッチメントは、動物実験ではBDNFの増加など脳の可塑性が知られており、リハビリテーションへの応用が期待される。本研究では、環境エンリッチメントの動物飼育環境が脳動態に与える影響と大脳基底核系の重要な役割を担うドーパミン系の障害の回復可能性を明らかにするために、（1）環境エンリッチメント下の飼育期間のBDNFに対する影響の検証、（２）ドーパミンD2受容体欠損マウスの学習改善方法の確立、（３）ドーパミンD2受容体欠損マウスの環境エンリッチメントの効果検証、（４）ドーパミンD1受容体欠損マウスの環境エンリッチメントの効果検証を計画した。（１）環境エンリッチメント下の飼育期間のBDNFに対する影響の検証：開始していない。（２）ドーパミンD2受容体欠損マウスの学習改善方法の確立：学習改善方法を確立する第1段階として、これまでの3レバーオペラント課題実施手順の変更を検討し、1レバー課題（どのレバーで報酬が得られるか）と3レバー課題（報酬が得られる3つのレバー順序を指定）に加え、2レバー課題（報酬が得られる2つのレバー順序を指定）が実施できるよう、カスタマイズ可能なプログラムシステムを導入した。さらに2レバー課題の解析を効率的に進めるため、解析プログラムの自動化を行った。また、野生マウスにより、新しい3レバーオペラント課題を実施し、結果のパターン解析を行った．（３）ドーパミンD2受容体欠損マウスの環境エンリッチメントの効果検証：これまでの3レバーオペラント課題により得られたＤ２受容体欠損マウスのデータから、レバー押し行動のより詳細なパターン解析をおこなった。（４）ドーパミンD1受容体欠損マウスの環境エンリッチメントの効果検証：開始していない
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環境エンリッチメント下の飼育期間のBDNFに対する影響の検証は遅れているが、2024年度以降に予定していた学習改善方法の確立に向けたカスタマイズ可能なプログラムの検討と作成、解析プログラムの自動化を前倒しで行ったため、「おおむね順調に進展している」と評価する。環境エンリッチメント下の飼育期間のBDNFに対する影響の検証は遅れている理由は、実験室，飼育室の改修により行動実験が実施できない時期が生じたためである。
今後の研究の推進方策	今後は、（1）環境エンリッチメント下の飼育期間のBDNFに対する影響の検証をすすめるとともに、（2）ドーパミンD2受容体欠損マウスの学習改善方法の確立に向けて、D2受容体欠損マウスを持ちて、野生マウスで得られた新しい3レバーオペラント課題の手順および2レバー課題の結果を確かめる。