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食物は栄養・味覚・生体調節の３つの機能を併せ持つ。しかし、これまで各因子は独立に研究されてきたため、これらを統合しなければ分からない課題、例えば栄養状態や体調の変化により味の感じ方が変わる原因は未だに不明である。例えば、「空腹は最高のスパイス」という西洋の諺のように、空腹のときは普段とは味の感じ方が異なり、食物をより美味しく感じるようになることは経験的に知られている。しかし、その仕組みについてはほとんど分かっていなかった。そこで、本研究ではオプトジェネティクスやDREADDなどの神経科学的手法を用いてマウスの摂食中枢の神経活動を制御し、いわば人工的に空腹状態を再現することで、空腹に伴い味覚の変化を引き起こす神経メカニズムの解明を行った。
マウスを一晩絶食させると普段よりも、甘味嗜好性が高まり、苦味感受性が低下した。そこで、空腹時に摂食行動を誘引する最重要神経として知られる視床下部のアグーチ関連ペプチド産生神経(AgRP神経）の活動が味覚に及ぼす影響を検証した。その結果、この神経をオプトジェネティクスを用いて人工的に活性化すると甘味や苦味の嗜好性が変化することがわかった。また、AgRP神経は脳内の様々な部位と接続しているが、特に外側視床下部につながる経路がこの変化を生み出すことが明らかになった。また、抑制型DREADD受容体を外側視床下部神経に導入し、その複数ある投射先を1か所ずつ抑制して味覚嗜好性に及ぼす影響を検証した結果、好ましい味の場合は不安中枢として知られる外側中隔核、苦味など不快な味の場合は外側手綱核に作用して味覚を調節することが判明した。また、それぞれの部位に投射する外側視床下部の神経細胞は異なる細胞であることがわかり、好きな味と嫌いな味で、異なる神経ネットワークを介して味覚が調節されることが明らかになった。
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