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2018 年度 実施状況報告書

学習依存的に神経回路シフトを誘導する神経基盤の解明

研究課題

研究課題/領域番号 17K13114
研究機関福島県立医科大学

研究代表者

瀬戸川 将  福島県立医科大学, 医学部, 博士研究員 (30760508)

研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2020-03-31
キーワード大脳基底核 / 意思決定 / 知覚運動学習 / 習慣形成 / 目標指向性行動
研究実績の概要

「できなかった」ことが「できる様になる」過程で,“行動の学習・実行を担う特定の神経回路が異なる神経回路へシフトすること”が示唆されているが,どのような生理学的メカニズムにより達成されるか殆ど分かっていない。本研究では学習過程において“柔軟な意思決定が可能な目標指向性行動”から“意思決定が固定化される習慣行動”へ行動が変化する習慣形成の獲得に注目し、その際に全脳レベルで生じる神経回路シフトがどのように生じるか明らかにした。
申請者は,平成29年度までの小動物脳機能イメージング研究にて、トレーニングに伴いラットの行動が習慣化される過程で、複数の脳領域の糖代謝(脳活動)が時空間的にダイナミックに変化することを明らかにした。平成30年度は、前述した脳領域の中でも特に強く活動した神経核にターゲットを絞り、薬理学的な局所破壊実験を行った。その結果、破壊群では、単一レバー押し課題の訓練初期の目標指向性行動は正常であったが、継続した際に生じる習慣行動の獲得が阻害されることが明らかになった。一方で、対照群と破壊群の単純なレバー押し行動の実行や獲得の間に差は認められなかった。また、破壊領域を免疫組織化学法により精確に同定した。本研究成果は、習慣形成の過程で生じる神経回路シフトメカニズムの解明に貢献すると考えられる。

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

平成30年度は、薬理学的手法を用いて局所脳領域破を破壊し、行動の習慣化への影響を調べた。簡潔には平成29年度までに実施した小動物脳機能イメージング法を用いた実験にて発見した習慣形成と相関関係にある脳部位を薬理学的に慢性破壊し、学習行動への影響を解析した。その結果、事前の研究にて発見した脳領域が習慣行動の獲得と因果関係を有することを突き止めた。

今後の研究の推進方策

これまでの研究で、小動物脳機能イメージング法により特定した脳領域と習慣行動の因果関係を証明した。平成31年度は、これまでの研究で得られた野生型動物の行動実験の結果を詳細な追加解析を実施し、習慣形成が行動学的レベルでどのように生じるかを明らかにする。習慣形成に関与する行動指標が明らかとなった場合、対照群と介入群における行動学的変化の差を明らかにし、これまでの研究で特定した脳領域の機能的役割を明らかする。

次年度使用額が生じた理由

実験動物の維持費、消耗品購入費用に充てる。

  • 研究成果

    (6件)

すべて 2019 2018

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) 学会発表 (4件) (うち国際学会 1件、 招待講演 1件)

  • [雑誌論文] Motor skills mediated through cerebellothalamic tracts projecting to the central lateral nucleus2019

    • 著者名/発表者名
      Sakayori N, Kato S, Sugawara S, Setogawa S, Fukushima H, Ishikawa R, Kida S and Kobayashi K
    • 雑誌名

      Molecular Brain

      巻: 12 ページ: 1-12

    • DOI

      https://doi.org/10.1186/s13041-019-0431-x

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] 運動・認知スキルの学習基盤としての線条体2018

    • 著者名/発表者名
      瀬戸川将
    • 雑誌名

      バイオメカニクス研究

      巻: 22 ページ: 65-72

  • [学会発表] Dynamic shifts of striatal activation pattern during acquisition of an auditory discrimination task2018

    • 著者名/発表者名
      Setogawa, S., Okauchi, T., Hu, D., Shigeta, M., Hayashinaka, E., Onoe, K., Wada, Y., Hikishima, K., Onoe, H., Cui, YL., Kobayashi, K.,
    • 学会等名
      Neuroscience 2018
    • 国際学会
  • [学会発表] 聴覚弁別行動の獲得過程における線条体内の機能シフト2018

    • 著者名/発表者名
      瀬戸川将
    • 学会等名
      次世代脳プロジェクト冬のシンポジウム2018
  • [学会発表] The functional shift of striatal circuits during an acquisition of auditory discrimination2018

    • 著者名/発表者名
      瀬戸川将
    • 学会等名
      平成30年度第2回大脳基底核研究会
    • 招待講演
  • [学会発表] 線条体における学習依存的な神経回路シフトの解明2018

    • 著者名/発表者名
      瀬戸川将,加藤成樹,小林和人
    • 学会等名
      第33回日本大脳基底核研究会

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公開日: 2022-12-28  

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