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2019 年度 実施状況報告書

内的時間意識の比較認知神経科学

研究課題

研究課題/領域番号 19K03385
研究機関慶應義塾大学

研究代表者

兎田 幸司  慶應義塾大学, 文学部(三田), 助教 (60794948)

研究分担者 小澤 貴明  大阪大学, 蛋白研究所, 助教 (90625352)
研究期間 (年度) 2019-04-01 – 2022-03-31
キーワード時間知覚 / 条件づけ / 学習 / 運動 / リッキング / ケモジェネティクス / オプトジェネティクス / マウス
研究実績の概要

時間の認識は、視覚や聴覚など他の知覚系とは異なり、時間を処理する受容体や、時間情報のみを担っている脳部位が存在しない。ヒトを含めた動物は、自らを取り巻く外部世界から受け取る感覚情報と、自己の感覚運動情報を統合することによって、時間の認識を生み出さなくてはならない。その意味で、時間は「主観的な意識体験」であるといえる。これまで心理学では、数秒から数分の時間認識について研究が行われ、時間に関する仮説が積み重ねられてきた (Buhusi & Meck, 2005)。しかしながら、動物の時間認識を検証するために用いられてきた従来のオペラント条件づけ手続きは、訓練に長期間を要し、動物が課題中に自由に行動できるために時間認識と行動表出の側面が混同されるといった問題点を包含していた (Machado & Keen, 1999)。この問題を解決するため、申請者は近年、動物の時間認識を効果的に調べる画期的な手法を開発した (Toda et al., 2017)。頭部固定されたマウスを用い、リッキング(舐める行為)を反応として利用することで、身体運動の要因をできる限り排除し、試行ごとの動物の主観的な時間認識の開始と終了のタイミングを計算理論によって切り出すことに成功した。数ヶ月以上の訓練を要した従来のオペラント課題に比べ、本課題では、1-2週間の訓練によって、マウスの時間認識を検出することができる。本研究の目的は、上述の課題を用いて時間認識に関わる神経基盤を明らかにすることである。本年度は、最初期遺伝子の発現と薬理学的な操作によって時間認識の神経基盤の探索を試みた。

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

現在までに、頭部固定と自由行動下の両方における古典的条件づけ課題の装置を整備し、実験が稼働している。これまでに画像解析を用いた自由行動下でのラットの行動の自動分類に成功しており、まずはこうしたアプローチを薬理学的な操作と組み合わせることでシステムの有用性の検討を行った。オプトジェネティクスやケモジェネティクスといった技術に関しては、遺伝子改変マウスを導入することで、神経細胞種選択的ないし経路選択的な操作が可能になっている。国内の共同研究については、大阪大学に異動した小澤貴明博士と情報共有を行いながら、相補的な関係で研究を進めている。こうした進捗状況から、本研究課題の進捗状況に関しては、おおむね順調に進展していると考えている。

今後の研究の推進方策

実験心理学的な課題と神経生物学的な操作・計測技術を融合させていくことによって、行動の心理学的・神経生物学的なメカニズムについての解明を進めていくだけではなく、心理学・神経科学の新しい地平線を切り開いていくことができると考えている。特定の神経細胞にCreを発現したマウスやラットを新しく導入したことで、細胞種とその入出力経路を選択的に同定し、行動と特定の細胞種・経路の関係について明らかにしていくことが可能になりつつある。共同研究者である大阪大学の小澤貴明博士と共に行動中の神経細胞の活動をフォトメトリーを使って調べる方法についてセットアップを始めており、今後は、こうした共同研究としての成果も期待できると考えている。

次年度使用額が生じた理由

年度末が近くなった状態で新型コロナウイルス(COVID-19)の感染拡大が始まり、当初予定していた研究や学術集会への参加が困難になったため、一部の研究費を繰り越すことになった。研究関連の薬品などが不足しており、次年度に物品費などに用いることにより、効果的に使用していく予定である。

  • 研究成果

    (12件)

すべて 2020 2019 その他

すべて 国際共同研究 (2件) 雑誌論文 (3件) (うち国際共著 2件、 査読あり 3件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (7件) (うち国際学会 1件、 招待講演 1件)

  • [国際共同研究] Duke University/University of Tennessee(米国)

    • 国名
      米国
    • 外国機関名
      Duke University/University of Tennessee
  • [国際共同研究] University of Geneva(スイス)

    • 国名
      スイス
    • 外国機関名
      University of Geneva
  • [雑誌論文] Dysregulation of the Synaptic Cytoskeleton in the PFC Drives Neural Circuit Pathology Leading to Social Dysfunction.2020

    • 著者名/発表者名
      Kim, IH., Kim, N., Kim, S., Toda, K., Catavero, CM., Courtland, JL., Yin, HHH., Soderling, SH.
    • 雑誌名

      Cell Reports

      巻: - ページ: -

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] d-Cycloserine reverses scopolamine-induced object and place memory deficits in a spontaneous recognition paradigm in rats.2019

    • 著者名/発表者名
      Ozawa T, Yamada K, Ichitani Y.
    • 雑誌名

      Pharmacology Biochemistry and Behavior

      巻: 87 ページ: 172798-172798

    • DOI

      10.1016/j.pbb.2019.172798.

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Neural circuits in goal-directed and habitual behavior: Implications for circuit dysfunction in obsessive-compulsive disorder.2019

    • 著者名/発表者名
      Simmler LD, Ozawa T.
    • 雑誌名

      Neurochemistry International

      巻: 129 ページ: 104464-104464

    • DOI

      10.1016/j.neuint.2019.104464.

    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] Neural mechanism of time perception.2020

    • 著者名/発表者名
      Toda, K., Yatagai, S., Yamada, K., Yamamoto, K., Sakurai, K., Meck, WH. & Yin, HH.
    • 学会等名
      日本生理学会第97回大会
    • 招待講演
  • [学会発表] Laser induced auditory perception in Mongolian gerbil (Meriones unguiculatus).2019

    • 著者名/発表者名
      Tamai, Y., Uenaka, M., Ito, Y., Furuyama, T., Horinouchi, K., Murashima, N., Mithimoto, I., Toda, K., Hiryu, S. & Kobayasi, KI.
    • 学会等名
      日本比較生理生化学会第43回大会
  • [学会発表] Neural correlates of time perception in head-fixed mice.2019

    • 著者名/発表者名
      Yatagai, S., Yamada, K., Yamamoto, K., Sakurai, K. & Toda, K.
    • 学会等名
      日本動物心理学会第79回大会
  • [学会発表] Understanding the properties of learning by extracting behavioral elements with machine learning in mice.2019

    • 著者名/発表者名
      Yamada, K. & Toda, K.
    • 学会等名
      日本動物心理学会第79回大会
  • [学会発表] 学習の速さと記憶促進薬の効果には個体差がある ―空間記憶の記銘におけるラットの個体差とD-Cycloserineの効果―2019

    • 著者名/発表者名
      下田 翔太,五十嵐 優香,小澤 貴明,山田 一夫,一谷 幸男
    • 学会等名
      日本心理学会第83回大会
  • [学会発表] Caffeine facilitates fear extinction in rats2019

    • 著者名/発表者名
      Kaseda, K., Ozawa, T., Ichitani, Y. & Yamada, K.
    • 学会等名
      日本動物心理学会第79回大会
  • [学会発表] The effects of serotonergic lesion of dorsal raphe nucleus (DRN) and median raphe necleus (MRN) on fear extinction in rats.2019

    • 著者名/発表者名
      Nakazawa, S., Ozawa, T., Ichitani, Y. & Yamada, K.
    • 学会等名
      Neuroscinece 2019, Annual meeting of Society for Neuroscience
    • 国際学会

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公開日: 2021-01-27  

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