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大脳基底核の線条体はいくつかの機能領域に分けられる。それぞれの機能領域は、運動、習慣形成、行動選択や価値判断を異なる割合で担い、一部は安全信号学習を担うと考えられてきた。背側線条体はストリオソームとマトリックスの機能領域に分かれ、複雑な行動選択にはストリオソームが関わっている。尾側線条体においても形態学的に新たな領域が見つかっている。尾側線条体は辺縁系と関連が深く、そのため情動に関連した学習機能を担うことが示唆されている。
こうした機能領域を特徴づける要素の一つが、内在性コリン作動性ニューロンである。アセチルコリンが強化学習に関わるとともに、学習によってコリン作動性ニューロンの活動自体も変化する。本研究では、背側線条体ではコリン作動性神経の支配がマトリックスでより強く、アセチルコリンの作用もマトリックスで強いことを見出した。これは学習後に見られる、コリン作動性ニューロンの3相性の発火パターンを形成するメカニズムの一つである。
一方、尾側線条体のコリン作動性ニューロンの分布は詳しく調べられてこなかった。Drd1-YFPマウスを用いて、分布を定量的に調べたところ、内側領域の分布密度が高かった。それに対し、前後軸、背腹軸の分布は一様であった。また尾側ではα４β２ニコチン受容体刺激がオピオイドの作用を増強し、EPSPの長期抑圧現象を引き起こすことを見出した。逆にα4β2ニコチン受容体阻害薬は、オピオイドの抑制作用を持続しにくくした。そしてこのニコチン受容体とオピオイドの協調、対立作用は尾側外側領域で著明であった。このことは両者が尾側線条体の可塑性を調節し、そこには領域による違いがあることを示している。近年、恐怖上条件付けの消去に伴って、尾側線条体の神経活動が変化することが報告された。本研究で見つけた可塑性の違いは、尾側線条体の領域によって生理機能が異なることを示唆する結果である。
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