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過去の学習記憶を未来の適応行動に活かす神経機構

公募研究

研究領域こころの時間学 ―現在・過去・未来の起源を求めて―
研究課題/領域番号 16H01518
研究種目

新学術領域研究(研究領域提案型)

配分区分補助金
審査区分 複合領域
研究機関京都大学

研究代表者

小川 正晃  京都大学, 医学研究科, 講師 (00716186)

研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2018-03-31
研究課題ステータス 完了 (2017年度)
配分額 *注記
7,800千円 (直接経費: 6,000千円、間接経費: 1,800千円)
2017年度: 3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円)
2016年度: 3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円)
キーワード条件づけ / 報酬 / 光遺伝学 / 前頭前野 / 神経科学
研究実績の概要

報酬に基づく古典的条件づけでは、動物に対して、学習前には無意味な物理的刺激(条件刺激)と報酬が一定の時間的関係で繰り返し提示される。前頭前野の一領域である眼窩前頭皮質(Orbitofrontal cortex: OFC)は、このような学習の結果得られた刺激-報酬間関係の学習記憶を未来の柔軟な適応行動制御に活かしうる領域である。しかし、従来の技術的な限界から、条件刺激と報酬に対してタイムロックした秒単位のOFC神経細胞活動が、未来の適応行動制御におよぼす因果的役割は未解明である。
そこで一般的に行動実験に使用されるC57BL/6マウス系統を用いて、条件刺激(CS)1ー報酬獲得、およびCS2ー報酬なしの関係をまず学習させ、その関係を後に逆転させる(刺激1-報酬なし、刺激2ー報酬あり)逆転学習課題を確立した。次に、OFCにウイルスベクターを用いて赤色反応性の抑制性光遺伝学分子を発現し、上記の逆転学習時において、CS1提示後の報酬が提示されなくなることをマウスが認識するタイミング特異的にOFCの活動を抑制した。すると、CS1に対する反応行動抑制(消去学習)が有意に遅延した。さらに興味深いことに、次の、新しく報酬と条件づけされたCS2に対する反応行動の上昇も遅延した。この抑制効果の理解を深める目的で、さらに、CS1やCS2の代わりにCS3を用いたところ、CS3に対する反応行動は影響がなかった。また、刺激1をはじめから無報酬と条件づけしておいて、無報酬を認識するタイミング特異的にOFCの活動を抑制しても、行動への効果は認められなかった。つまり、OFCは、刺激と報酬有無の組み合わせの逆転時に選択的に重要であることがわかった。今後、データ解析を進め、論文にまとめる。

現在までの達成度 (段落)

29年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

29年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2017 実績報告書
  • 2016 実績報告書
  • 研究成果

    (9件)

すべて 2018 2017 2016

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 1件、 オープンアクセス 1件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (7件) (うち国際学会 1件、 招待講演 2件)

  • [雑誌論文] 増大特集 こころの時間学の未来 過去の学習記憶を未来の適応行動に活かす神経機構2017

    • 著者名/発表者名
      小川 正晃
    • 雑誌名

      BRAIN and NERVE

      巻: 69 号: 11 ページ: 1241-1250

    • DOI

      10.11477/mf.1416200901

    • ISSN
      1344-8129, 1881-6096
    • 年月日
      2017-11-01
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [雑誌論文] Hippocampal-prefrontal theta phase synchrony in planning of multi-step actions based on memory retrieval2017

    • 著者名/発表者名
      Ishino, S., Takahashi, S., Ogawa, M. and Sakurai, Y.
    • 雑誌名

      European Journal of Neuroscience

      巻: 45 号: 10 ページ: 1313-1324

    • DOI

      10.1111/ejn.13547

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [学会発表] The causal role of the orbitofrontal cortex in updating stimulus-outcome relationships2018

    • 著者名/発表者名
      小川正晃
    • 学会等名
      第95回日本生理学会大会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] The causal role of the orbitofrontal cortex in updating stimulus-outcome relationships2017

    • 著者名/発表者名
      小川正晃
    • 学会等名
      第40回日本神経科学大会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 条件刺激ー報酬間関係のアップデートにおける前頭前野眼窩部(orbitofrontal cortex)の因果的役割2017

    • 著者名/発表者名
      小川正晃
    • 学会等名
      生理学研究所 部門公開セミナー
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 条件刺激-報酬間関係のアップデートにおける前頭前野眼窩部の因果的役割2017

    • 著者名/発表者名
      小川正晃
    • 学会等名
      京都大学 精神科 + Psych Kyoto 合同勉強会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 条件刺激ー報酬間関係のアップデートにおける前頭前野眼窩部の因果的役割2017

    • 著者名/発表者名
      小川正晃、伊佐正
    • 学会等名
      第39回日本生物学的精神医学会・第47回日本神経精神薬理学会合同年会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 逆転学習における時間特異的な眼窩前頭皮質の因果的役割2016

    • 著者名/発表者名
      小川正晃、伊佐正
    • 学会等名
      第39回日本神経科学大会
    • 発表場所
      パシフィコ横浜 (神奈川県、横浜市)
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Optogenetic analysis of neuronal network of medullary respiratory center in brainstem-spinal cord preparations from transgenic newborn rats expressing Archaerhodopsin in Phox2b positive cells.2016

    • 著者名/発表者名
      ONIMARU H, IKEDA K, OGAWA M, IHARA KI, KOBAYASHI K, KAWAKAMI K
    • 学会等名
      NEUROSCIENCE 2016
    • 発表場所
      サンディエゴ(アメリカ)
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会

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公開日: 2016-04-26   更新日: 2018-12-17  

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