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2021 年度 実績報告書

質感から価値への脳内変換機構の解明

計画研究

研究領域実世界の奥深い質感情報の分析と生成
研究課題/領域番号 20H05955
研究機関国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構

研究代表者

南本 敬史  国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構, 量子医科学研究所 脳機能イメージング研究部, グループリーダー (50506813)

研究分担者 小松 英彦  玉川大学, 脳科学研究所, 研究員 (00153669)
網田 英敏  京都大学, 霊長類研究所, 特定助教 (80845321)
研究期間 (年度) 2020-11-19 – 2025-03-31
キーワード質感 / 価値 / 好み / サル / 神経活動操作技術
研究実績の概要

(1)価値システムと高次感覚野との相互作用による質感-価値変換の並列処理機構の解明について、マカクザルを対象として、生物学的価値システムである扁桃体を化学遺伝学的に賦活し、顔とその表情など社会的価値についての神経表現の変容と瞳孔との関係について解析を進めた。さらに、サルに情動性聴覚刺激を提示した際の脳活動をfMRIで計測するとともに、価値システムの一つである前頭眼窩皮質を化学遺伝学で抑制操作した際のネットワークレベルの活動変化の計測を開始した。またサルの下側頭皮質と第一次視覚野からニューロン活動を記録し、物体形成過程との関係を解析した。(2)価値システム間をつなぐ神経ネットワークとモノアミン系の作動による価値統合・変調処理の解明については、ドーパミンシステムによる視覚価値の基づく行動決定において、D1D2の2種類の受容体を介したドーパミン伝達が異なる役割を担うことを解明し、論文で発表した。またセロトニン神経特異的に正中縫線核、背側縫線核のそれぞれに抑制性DREADDを導入しPETで発現を確認した2頭のサルに視覚刺激に基づく価値判断課題を実施し、行動変容の解析を開始した。ドーパミン蛍光センサーを発現させるためのウイルスベクターをサル線条体に注入し、ファイバーフォトメトリー法を用いた蛍光ドーパミンイメージングに世界に先駆けて成功した。これによりドーパミンが報酬予測誤差だけでなく、感覚予測誤差を伝達していることを示唆するデータを得た。

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

価値システムの操作介入や高次感覚皮質からの神経活動記録解析が予定通り進捗している。また、旧領域から継続・発展させた複数の研究を論文成果として発表できた。加えて、新規開発技術が期待どおりに作動しており、研究が進展している。

今後の研究の推進方策

領域内の研究者、特にコンピュータビジョン、ヴァーチャルリアリティー分野の研究者と連携して、最新の工学技術を神経科学研究に取り入れることで、質感と脳内価値情報との関連について解析する方向性を模索する。

  • 研究成果

    (14件)

すべて 2022 2021 その他

すべて 国際共同研究 (2件) 雑誌論文 (4件) (うち国際共著 2件、 査読あり 4件、 オープンアクセス 4件) 学会発表 (6件) (うち国際学会 4件、 招待講演 6件) 備考 (2件)

  • [国際共同研究] ICM/CNRS(フランス)

    • 国名
      フランス
    • 外国機関名
      ICM/CNRS
  • [国際共同研究] NIH(米国)

    • 国名
      米国
    • 外国機関名
      NIH
  • [雑誌論文] Chemogenetic sensory fMRI reveals behaviorally relevant bidirectional changes in primate somatosensory network2021

    • 著者名/発表者名
      Hirabayashi Toshiyuki、Nagai Yuji、Hori Yukiko、Inoue Ken-ichi、Aoki Ichio、Takada Masahiko、Suhara Tetsuya、Higuchi Makoto、Minamimoto Takafumi
    • 雑誌名

      Neuron

      巻: 109 ページ: 3312~3322.e5

    • DOI

      10.1016/j.neuron.2021.08.032

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Single caudate neurons encode temporally discounted value for formulating motivation for action2021

    • 著者名/発表者名
      Hori Yukiko、Mimura Koki、Nagai Yuji、Fujimoto Atsushi、Oyama Kei、Kikuchi Erika、Inoue Ken-ichi、Takada Masahiko、Suhara Tetsuya、Richmond Barry J、Minamimoto Takafumi
    • 雑誌名

      eLife

      巻: 10 ページ: 61248

    • DOI

      10.7554/eLife.61248

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] D1- and D2-like receptors differentially mediate the effects of dopaminergic transmission on cost-benefit evaluation and motivation in monkeys2021

    • 著者名/発表者名
      Hori Yukiko、Nagai Yuji、Mimura Koki、Suhara Tetsuya、Higuchi Makoto、Bouret Sebastien、Minamimoto Takafumi
    • 雑誌名

      PLOS Biology

      巻: 19 ページ: 3001055

    • DOI

      10.1371/journal.pbio.3001055

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Structure and function of neural circuit related to gloss perception in the macaque inferior temporal cortex: a case report2021

    • 著者名/発表者名
      Komatsu Hidehiko、Nishio Akiko、Ichinohe Noritaka、Goda Naokazu
    • 雑誌名

      Brain Structure and Function

      巻: 226 ページ: 3023~3030

    • DOI

      10.1007/s00429-021-02324-6

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] 化学遺伝学とイメージングの融合によるサル脳回路の可視化と機能理解2022

    • 著者名/発表者名
      南本 敬史
    • 学会等名
      京都大学霊長類研究所共同利用研究会
    • 招待講演
  • [学会発表] Visualizing and manipulating primate brain circuits with DREADDs2022

    • 著者名/発表者名
      Minamimoto T.
    • 学会等名
      7th CiNet Conference
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] ドーパミン伝達による意欲調節機構サル分子イメージングと行動薬理を用いた解析2021

    • 著者名/発表者名
      南本 敬史
    • 学会等名
      大阪大学蛋白質研究所セミナー「多様なドーパミン神経伝達から 脳を探る」大阪大学 蛋白質研究所
    • 招待講演
  • [学会発表] Neural mechanism for valuation and motivation in health and disease2021

    • 著者名/発表者名
      Minamimoto T, Hori Y, Oyama K
    • 学会等名
      第44回日本神経科学大会, 神戸
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Interrogation of monkey brain circuits with imaging-guided chemogenetics2021

    • 著者名/発表者名
      Minamimoto T
    • 学会等名
      ASPET 2021, American Society for Pharmacology and Experimental Therapeutics
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] The role of perineuronal nets in the substantia nigra pars lateralis in object skill learning2021

    • 著者名/発表者名
      Amita H., Takayasu T., Yan G., Hikosaka O., Takada M.
    • 学会等名
      第44回日本神経科学大会/CJK 第1回国際会議
    • 国際学会 / 招待講演
  • [備考] 量子科学技術研究開発機構 システム神経回路研究グループ

    • URL

      https://www.nirs.qst.go.jp/seika/brain/team/system_09.html

  • [備考] 深奥質感領域HP

    • URL

      https://shitsukan.jp/deep/

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公開日: 2022-12-28  

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