食嗜好行動の神経基盤から精神状態を予測する

• 研究課題/領域番号: 23K18163
• 研究種目: 挑戦的研究(萌芽)
• 配分区分: 基金
• 審査区分: 中区分46:神経科学およびその関連分野
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 疋田 貴俊 大阪大学, 蛋白質研究所, 教授 (70421378)
• 研究期間 (年度): 2023-06-30 – 2025-03-31
• 研究課題ステータス: 交付 (2023年度)
• 配分額: 6,500千円 (直接経費: 5,000千円、間接経費: 1,500千円); 2024年度: 3,250千円 (直接経費: 2,500千円、間接経費: 750千円); 2023年度: 3,250千円 (直接経費: 2,500千円、間接経費: 750千円)
• キーワード: 神経回路 / 大脳基底核 / ドーパミン / 精神疾患

研究開始時の研究の概要

食嗜好は体内環境や精神状態により影響を受ける。ヒトを含む哺乳類は、通常、薄い食塩を好み、濃い食塩を嫌うが、脱塩状態では濃い食塩を好むようになる。また、うつ状態では甘い食物を好まないようになるなど食嗜好の変化を生じる。これらの食嗜好とその変化における神経基盤をマウスの食嗜好行動、ドーパミン動態、神経回路動態から明らかにする。これらの結果から、マウス個体の体内環境および精神状態を理論的に予測する。

研究実績の概要

食嗜好は体内環境や精神状態により影響を受ける。ヒトを含む哺乳類は、通常、薄い食塩を好み、濃い食塩を嫌うが、脱塩状態では濃い食塩を好むようになる。また、うつ状態では甘い食物を好まないようになるなど食嗜好の変化を生じる。本研究では、これらの食嗜好とその変化における神経基盤をマウスの食嗜好行動、ドーパミン動態、神経回路動態から明らかにすることを目的にしている。
本年度は、水制限や塩制限によりマウスの体内環境を操作し、食塩嗜好行動および行動中のマウスの側坐核のドーパミン動態を調べた。食塩嗜好行動は水, 低濃度の食塩水, 高濃度の食塩水をランダムに提示し、マウスのリッキング行動を定量化した。行動中のマウスの側坐核のドーパミン動態は、ドーパミンインジケーター蛋白質GRABDAをウイルスベクターを用いて側坐核神経細胞に発現させ、蛍光強度の変化としてファイバーフォトメトリー法により観測した。水制限条件下のマウスにおいては水に対する頻回な飲水行動とそれに応じた側坐核でのドーパミン濃度の上昇がみられ、それに対して濃い食塩水に対する飲水行動は抑制され、側坐核でのドーパミン濃度の低下がみられた。一方、塩制限条件下のマウスにおいては濃い食塩水に対する飲水行動の増加とそれに応じた側坐核でのドーパミン濃度の上昇がみられた。これらから、体内環境に応じた、食塩嗜好行動の変化と双方向的な側坐核ドーパミン濃度の変化を明らかにした。

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

マウスの体内環境に応じた食嗜好行動を調べる課題を確立し、行動中の側坐核のドーパミン動態を観測することができた。

今後の研究の推進方策

側坐核神経回路のカルシウムイメージングにより、食嗜好行動中のドーパミンの下流回路を探索する。マウスの食嗜好行動、ドーパミン動態、神経回路動態から、ホメオスタシス強化学習理論を用いてシミュレーションを行い、マウス個体の体内環境および精神状態を理論的に予測する。