| 研究課題/領域番号 |
17H03539
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| 研究機関 | 北海道大学 |
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研究代表者 |
田中 真樹 北海道大学, 大学院医学研究院, 教授 (90301887)
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| 研究期間 (年度) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| キーワード | 皮質線条体経路 / ゲイン調節 / LFP / 誘発応答 / 状況依存性 / 眼球運動 / 霊長類 |
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| 研究実績の概要 |
大脳基底核疾患の行動異常から、大脳基底核ループの機能は状況に合わせて行動を選択することに加え、その大きさや速さを調節することにあると考えられる。申請者らは最近、時間生成課題を行っているサルの線条体における運動準備活動の時間経過が、計測しようとする時間長によって伸縮することを発見した（Kunimatsu et al., 2018）。同様の現象はげっ歯類を用いた研究でも報告されており、決められた時間長を測定する際にも情報カスケードの遷移速度を調節する大脳基底核の機能が重要な役割を果たしていると考えられる。本研究では、こうした状況依存的な神経活動の変化を生じさせる神経メカニズムを探ることで、大脳基底核ループの中で重要な役割を果たすと考えられる皮質線条体経路の動的調節機構の解明を目指している。
これまでに、時間生成課題を訓練したサルの線条体で計時前に提示した課題ルールに依存した神経活動の変化があることを発見している。具体的には、これから報告しようとする時間長と線条体の感覚応答の振幅が反比例し、逆に直前のlocal field potential（LFP）の低周波成分のパワーは正比例していた。一方、LFPの低周波成分は同じ課題条件下で試行ごとにばらつく生成時間とは相関せず、意図した時間長と実際に生成する時間長との解離が認められた。平成30年度はこれらの研究成果を論文にまとめて発表した（Suzuki & Tanaka, 2019）。また、昨年度に開発した多チャンネルのサンプリングができるシステムを用いて大脳皮質の電気刺激による線条体での応答を調べている。光刺激による検討も行うためにオプトロードの制作も行い、その刺激による局所の神経活動への影響などを調べている。最終年度に行う実験のために、新たな個体を調達して訓練を行った。
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| 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
これまでに発見し、本研究の構想につながった線条体のニューロン活動についての論文と、本研究で行った線条体のLFP解析についての論文を発表することができ、おおむね順調であると考えている。一方、補足眼野の刺激による線条体の誘発応答については、当初問題となった高周波ノイズなども除去できるようになったが肝心の現象自体が小さく、刺激部位、記録部位、刺激パラメータなどの調整を続けているものの難航している。今後、光刺激も行うことを視野に、オプトロードなどの作製と刺激による局所の神経活動への影響評価などを進めている。また、多点電極を自作して独自のシステムで記録実験を行ってきたが、多チャンネル記録のための市販品を導入することができたので、そのセットアップを進めている。これまで使用していた個体の状態がすぐれず、新たな個体の訓練も行った。さらに、時間生成課題以外でも状況依存性を調査するため、アンチサッカード課題なども訓練した。刺激と記録が軌道に乗れば、この課題でも変化を調べることができるものと期待している。
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| 今後の研究の推進方策 |
本研究では、時間生成課題をサルに訓練し、①課題ルールによる線条体のニューロン活動とLFPの変化を解析した後、②大脳の電気および光刺激に対する線条体の後シナプス性応答と、③線条体ニューロンの課題関連活動への薬物投与の影響を調べることを予定している。これまでに①の結果を論文発表し、②のデータ収集を行っている。具体的には、皮質内微小電気刺激で眼球運動が誘発されることを指標にして補足眼野を同定し、線条体に慢性的に刺入した電極から大脳の電気刺激による誘発応答を記録し、皮質線条体路の機能結合のダイナミクスと状況依存性を調べている。ただし、上述のように現象が小さく、なかなか思うような変化をとらえることができていない。今後は最近導入した多点記録装置のセットアップを急ぐとともに、光刺激の導入も検討する。また、様々な課題関連・非関連の視覚刺激による誘発応答を調べることや、時間生成課題以外にもアンチサッカード課題などを使用することも検討している。③に関しては、インジェクトロードによるLFP記録を計画している。
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