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2019 年度 実績報告書

薬理遺伝学的手法を用いた前頭前野ー頭頂葉経路と前頭前野ー線条体経路の機能分離

研究課題

研究課題/領域番号 18H03662
研究機関玉川大学

研究代表者

坂上 雅道  玉川大学, 脳科学研究所, 教授 (10225782)

研究分担者 菊水 健史  麻布大学, 獣医学部, 教授 (90302596)
研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2021-03-31
キーワード科学遺伝学 / 前頭前野 / 線条体 / 頭頂葉 / マカクザル / 経路選択的操作
研究実績の概要

2頭のニホンザルに非対称性報酬の空間性遅延反応課題を学習させ、その前頭前野外側部にCre依存的にDREADDを発現するAAVウイルスベクターを注入し、その投射先であ る大脳基底核線条体に逆行性にCreを運ぶレンチウイルスベクターを注入した。これにより、前頭前野外側部ニューロンの中でも、線条体に投射するニューロンに 選択的に抑制性DREADDが発現する。その後、非対称性遅延反応課題遂行中のサルにCNOを注射して、行動の変化を観察した。その結果、前頭前野外側部から大脳基底核線条体への投射の選択的抑制により、2頭のサルともに課題の正答率、 特に小報酬試行での正答率が有意に低下した。しかし、ともに作業記憶機能への影響は見られなかった。前頭前野外側部と線条体から、局所場電位を同時記録したが、2つの部位の活動の位相差の coherenceを計算することにより、2つの部位間の情報伝達量を調べた。1頭目は、20-30Hzの周波数帯で、特に小報酬試行の時に情報伝達量が低下していることがわかったが、2頭目はより高い周波数帯で同様のcoherenceの低下がみられた。前頭前野と線条体の結合は、前頭前野から線条体への1方向性であることが解剖学的に分かっている。このことから、前頭前野外側部から大脳基底核線条体への情報伝達が、特に動機が低下した状況での長期的報酬予測に基づく課題の遂行と関わっていることを示唆するものと思われる。現在、論文執筆を行っている。
非対称性報酬の空間性遅延反応課題の前頭前野―>頭頂葉の機能的役割を調べる研究については、2頭のサルに課題訓練を施し、現在ウイルスベクターの注入を行っている。

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

前頭前野―>線条体投射遮断実験に関しては、2頭を使った実験が終了し、現在論文の執筆を行っている。前頭前野―>頭頂葉遮断実験については、2頭のサルに課題の訓練を施し、2020年度中に前頭前野の頭頂葉投射ニューロンにDREADDsを発現させ遮断実験を実行する。

今後の研究の推進方策

非対称性報酬の空間性遅延反応課題を訓練したサルの、頭頂葉に投射する前頭前野ニューロン選択的にDREADDsを発現させ、前頭前野―>頭頂葉経路を選択的に抑制した場合の課題での行動変化を観察する。また、前頭前野と頭頂葉に刺入した電極により、両領域から局所場電位の同時記録を行い、この抑制操作により両領域のニューロン活動がどう変化するかを調べる。

  • 研究成果

    (15件)

すべて 2020 2019

すべて 雑誌論文 (3件) (うち国際共著 1件、 査読あり 3件、 オープンアクセス 3件) 学会発表 (12件) (うち国際学会 8件、 招待講演 3件)

  • [雑誌論文] The cost of obtaining rewards enhances the reward prediction error signal of midbrain dopamine neurons2019

    • 著者名/発表者名
      Tanaka Shingo., O’Doherty John P., Sakagami Masamichi
    • 雑誌名

      Nature Communications

      巻: 10 ページ: 3674

    • DOI

      10.1038/s41467-019-11334-2

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Female C57BL/6 and BALB/c mice differently use the acoustic features of male ultrasonic vocalizations for social preferences2019

    • 著者名/発表者名
      Nomoto Kensaku., Hashiguchi Akiko., Asaba Akari., Osakada Takuya., Kato Masahiro., Koshida Nobuyoshi., Mogi Kazutaka., KIKUSUI Takefumi
    • 雑誌名

      Experimental Animals

      巻: - ページ: 1341-1357

    • DOI

      10.1538/expanim.19-0119

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Low maternal care enhances the skin barrier resistance of offspring in mice2019

    • 著者名/発表者名
      Sakamoto Takashi ., Ishio Yukino., Ishida Yuiko., Mogi Kazutaka., Kikusui Takefumi
    • 雑誌名

      Plos one

      巻: 14(7) ページ: e0219674

    • DOI

      10.1371/journal.pone.0219674

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] Value decoding from Electro-Cortico-Graphic signals in monkey prefrontal cortices2020

    • 著者名/発表者名
      Masamichi Sakagami
    • 学会等名
      The 6th CiNet Conference: Brain-Machine Interface-Medical Engineering based on Neuroscience
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Chemogenetic Inactivation Using Double Virus Vector Infection Reveals the Inhibitory Function of the Prefronto-striatal Pathway in the Macaque Brain2019

    • 著者名/発表者名
      Mineki Oguchi, Shingo Tanaka, Xiaochuan Pan, Takefumi Kikusui, Shigeki Kato, Kazuto Kobayashi, and Masamichi Sakagami
    • 学会等名
      The International Basal Ganglia Society
    • 国際学会
  • [学会発表] Enhancement of the reward prediction error signal of midbrain dopamine neuron by the cost of obtaining the reward2019

    • 著者名/発表者名
      Masamichi Sakagami., John O'Doherty., Shingo Tanaka
    • 学会等名
      ICCN 2019
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Enhancement of the reward prediction error signal of midbrain dopamine neuron by the cost of obtaining the reward2019

    • 著者名/発表者名
      Masamichi Sakagami
    • 学会等名
      Society for Neuro Economics Dublin
    • 国際学会
  • [学会発表] Chemogenetic Inactivation Using Double Virus Vector Infection Reveals the Inhibitory Function of the Prefronto-striatal Pathway in the Macaque Brain2019

    • 著者名/発表者名
      Mineki Oguchi, Shingo Tanaka, Xiaochuan Pan, Takefumi Kikusui, Keiko Moriya-Ito, Shigeki Kato, Kazuto Kobayashi, Masamichi Sakagami
    • 学会等名
      Annual meeting of the Society for Neuroscience 2019
    • 国際学会
  • [学会発表] Neuronal mechanisms on inductive abstraction and deductive generation of information2019

    • 著者名/発表者名
      Masamichi Sakagami
    • 学会等名
      The 7th Research Area Meeting Scientific Research on Innovative Areas: Artificial Intelligence and Brain
  • [学会発表] Chemogenetic Inactivation Using Double Virus Vector Infection Reveals the Inhibitory Function of the Prefronto-striatal Pathway in the Macaque Brain2019

    • 著者名/発表者名
      Mineki Oguchi, Shingo Tanaka, Xiaochuan Pan, Takefumi Kikusui. Keiko Moriya-Ito,Shigeaki Kato, Kazuto Kobayashi, Masamichi Sakagami
    • 学会等名
      Scientific Research on Innovative Areas: Artifical Intelligence and Brain Science
  • [学会発表] 自閉症モデルマウスにおける社会インタラクションの解析2019

    • 著者名/発表者名
      菊水健史
    • 学会等名
      2019 自閉症研究
    • 招待講演
  • [学会発表] Oxytocin modulates emotional tear2019

    • 著者名/発表者名
      Kikusui T, Murata K, Imada T, Jin K, Mogi K, Nagasawa M, Nakamura S, Tsubota K
    • 学会等名
      Neuro2019 第42回日本神経科学大会
    • 国際学会
  • [学会発表] Social communicative ability in Tbx1 mutant mice of a mouse autism model2019

    • 著者名/発表者名
      Kato R, Machida A, Nomoto K, Hiroi N, Mogi K, Kikusui T
    • 学会等名
      Neuro2019 第42回日本神経科学大会
    • 国際学会
  • [学会発表] Anterior cingulate cortex regulates the expression of observational fear2019

    • 著者名/発表者名
      Nomoto K, Nakamura M, Murayama H, Nagai K, Miyakoda M, Mogi K, Koide T, KikusuiT
    • 学会等名
      Neuro2019 第42回日本神経科学大会
    • 国際学会
  • [学会発表] オキシトシンによる情動性の涙の制御2019

    • 著者名/発表者名
      菊水健史
    • 学会等名
      第92回日本生化学大会

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公開日: 2021-01-27  

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