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前頭前野皮質―線条体を介する行動柔軟性の制御機構

公募研究

研究領域予測と意思決定の脳内計算機構の解明による人間理解と応用
研究課題/領域番号 24120513
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
研究機関福島県立医科大学

研究代表者

小林 和人  福島県立医科大学, 医学部, 教授 (90211903)

研究期間 (年度) 2012-04-01 – 2014-03-31
研究課題ステータス 完了 (2013年度)
配分額 *注記
15,210千円 (直接経費: 11,700千円、間接経費: 3,510千円)
2013年度: 5,980千円 (直接経費: 4,600千円、間接経費: 1,380千円)
2012年度: 9,230千円 (直接経費: 7,100千円、間接経費: 2,130千円)
キーワード逆行性導入ベクター / イムノトキシン / 学習 / 皮質線条体路 / 行動柔軟性
研究概要

動物は、環境の変化に適合し、自らの行動を柔軟に変換する。この行動の柔軟性には、前頭前野皮質と線条体を連関する神経回路が重要な役割を持つと考えられている。また、前頭前野皮質―線条体神経回路の機能異常は、統合失調症などのさまざまな精神・神経疾患の病態に深く関与することも知られている。本研究では、前頭前野皮質から背内側線条体 (dorsomedial striatum/DMS) への直接入力および線条体介在ニューロンの役割に注目し、行動の柔軟性を生み出す脳内神経機構の解明に取り組む。本年度は、内側前頭前野皮質(medial prefrontal cortex/mPFC)あるいは眼窩上皮質(orbitofrontal cortex/OFC)からDMSに入力する神経路の選択的な除去のために、Cre遺伝子をコードする神経細胞特異的逆行性遺伝子導入(NeuRet)ベクターをマウスのDMSに注入し、その後、mPFCあるいはOFCにloxP/変異型loxP配列で隣接された逆位のヒトインターロイキン-2受容体αサブユニット(IL-2R)遺伝子を持つアデノ随伴型ウイルスベクターを注入することによって、特定の経路においてIL-2R遺伝子の発現を誘導した。この動物のPFCにイムノトキシンを注入することによってmPFC-DMS路の中程度の除去を誘導し、空間認識に基づく迷路学習課題を行った。mPFC-DMS路を欠損するマウスは空間認識に基づく逆転学習において正常なパフォーマンスを示し、本経路は逆転学習に関与しないことが示唆された。第二に、low-threshold spiking (LTS)介在ニューロンタイプの行動生理学的な役割を解明するために、NPY遺伝子プロモーターに依存してIL-2Rを選択的に発現するラットを作製した。このラットのDMSにイムノトキシンを注入し、LTSニューロンの選択的な除去を誘導した。この除去モデルは空間認識に基づく逆転学習の顕著な低下を示した。

現在までの達成度 (区分)
理由

25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

25年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2013 実績報告書
  • 2012 実績報告書
  • 研究成果

    (15件)

すべて 2013 2012

すべて 雑誌論文 (5件) (うち査読あり 5件) 学会発表 (9件) 図書 (1件)

  • [雑誌論文] Highly efficient retrograde gene transfer into motor neurons by lentiviral vector pseudotyped with fusion glycoprotein.2013

    • 著者名/発表者名
      Hirano et al.
    • 雑誌名

      PLos One

      巻: 8 号: 9 ページ: e75896-e75896

    • DOI

      10.1371/journal.pone.0075896

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Elucidating information processing in primate basal ganglia circuitry: a novel technique for pathway-selective ablation mediated by immunotoxin.2013

    • 著者名/発表者名
      Takada et al.
    • 雑誌名

      Front. Neural Circuits

      巻: 7 ページ: 140-140

    • DOI

      10.3389/fncir.2013.00140

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Genetic dissection of the circuit for hand dexterity in primates2012

    • 著者名/発表者名
      Masaharu Kinoshita, Ryosuke Matsui, Shigeki Kato, Taku Hasegawa, Hironori Kasahara, Kaoru Isa, Akiya Watakabe, Tetsuo Yamamori, Yukio Nishimura, Bror Alstermark, Dai Watanabe, Kazuto Kobayashi & Tadashi Isa
    • 雑誌名

      Nature

      巻: 487 号: 7406 ページ: 235-238

    • DOI

      10.1038/nature11206

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Immunotoxin-mediated tract targeting in the primate brain: selective elimination of the cortico-subthalamic "hyperdirect" pathway.2012

    • 著者名/発表者名
      Inoue K, Koketsu D, Kato S, Kobayashi K, Nambu A, Takada M
    • 雑誌名

      PLoS One

      巻: 7 号: 6 ページ: e39149-e39149

    • DOI

      10.1371/journal.pone.0039149

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Visualization of the cortical projection neurons by retrograde TET-OFF lentiviral vector.2012

    • 著者名/発表者名
      渡我部昭哉, 他
    • 雑誌名

      PLos One

      巻: 7 号: 10 ページ: e46157-e46157

    • DOI

      10.1371/journal.pone.0046157

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Striatal indirect pathway controls selection accuracy of motor response in the performance of conditional discrimination2013

    • 著者名/発表者名
      Kobayashi, K. et al.
    • 学会等名
      11th International Basal Ganglia Society Meeting (IBAGS)
    • 発表場所
      Eilat, Israel
    • 年月日
      2013-03-03
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] Functional control of specific neural pathways in basal ganglia circuit by HiRet vector-mediated transgene expression.2013

    • 著者名/発表者名
      Kato et al.
    • 学会等名
      43rd Annual Meeting of Society for Neuroscience
    • 発表場所
      San Diego
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] HiRetとNeuRetウイルスベクターによる逆行性遺伝子導入の特性と比較2013

    • 著者名/発表者名
      伊原ら
    • 学会等名
      Neuro2013 第36回日本神経科学大会、第56回日本神経化学会大会、第23回日本神経回路学会大会
    • 発表場所
      京都
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] 融合糖タンパク質組換え体レンチウイルスベクターによる運動ニューロンへの高頻度逆行性遺伝子導入2013

    • 著者名/発表者名
      平野ら
    • 学会等名
      Neuro2013 第36回日本神経科学大会、第56回日本神経化学会大会、第23回日本神経回路学会大会
    • 発表場所
      京都
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] HiRetベクターを利用した二重遺伝子導入法による特定神経路におけるチャネルロドプシン遺伝子の高レベルな発現誘導2013

    • 著者名/発表者名
      深堀ら
    • 学会等名
      Neuro2013 第36回日本神経科学大会、第56回日本神経化学会大会、第23回日本神経回路学会大会
    • 発表場所
      京都
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] 神経回路特異的な機能改変技術を用いた刺激弁別学習における視床線条体神経路の行動生理学的役割の解明2012

    • 著者名/発表者名
      加藤成樹、小林和人
    • 学会等名
      第35回日本分子生物学会
    • 発表場所
      福岡
    • 年月日
      2012-12-11
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] Visualization of the cortical projection neuron subtypes by TET-double infection method (TEDI)2012

    • 著者名/発表者名
      Watakabe, A. et al.
    • 学会等名
      42nd Annual Meeting of Society for Neuroscience
    • 発表場所
      New Orleans, USA
    • 年月日
      2012-10-10
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] Genetic dissection of the spinal circuit for hand dexterity in macaque monkeys2012

    • 著者名/発表者名
      Kinoshita, R. et al.
    • 学会等名
      42nd Annual Meeting of Society for Neuroscience
    • 発表場所
      New Orleans, USA
    • 年月日
      2012-10-10
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] イムノトキシン細胞標的法を用いたサル皮質-視床下核路の選択的除去2012

    • 著者名/発表者名
      井上謙一他
    • 学会等名
      第35回日本神経科学大会
    • 発表場所
      名古屋
    • 年月日
      2012-09-18
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [図書] Gene Therapy -Tools and Potential Applications2013

    • 著者名/発表者名
      Kato, S. et al.
    • 総ページ数
      744
    • 出版者
      InTech
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書

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公開日: 2013-05-15   更新日: 2019-07-29  

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