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2020 年度 実施状況報告書

不確実な状況下の意思決定戦略に関わる神経回路

研究課題

研究課題/領域番号 19K06948
研究機関同志社大学

研究代表者

廣川 純也  同志社大学, 研究開発推進機構, 准教授 (40546470)

研究期間 (年度) 2019-04-01 – 2023-03-31
キーワード視覚野 / テトロード / ラット
研究実績の概要

動物は状況の不確実性によって行動戦略を切り替える。動物はどのようにして状況から不確実性をメタ認知(俯瞰的に理解)し、それを行動に反映させるのだろうか?本研究は動物が曖昧な知覚に基づく意思決定をおこなう際に、大脳皮質(眼窩前頭皮質、頭頂連合野、一次感覚野)の神経細胞がどのような神経回路メカニズムによってメタ認知を生かした行動を可能にしているのかを解明することを目指した。まずラットに不確実性下での知覚意思決定課題(報酬確率バイアス型嗅覚弁別課題、および視覚に基づくメタ認知課題)を訓練した。訓練が終わった動物の眼窩前頭皮質、頭頂連合野、一次視覚野に多数の記録用テトロード電極を留置し、行動課題遂行中の神経活動を解析した。眼窩前頭皮質の神経細胞は、動物の知覚判断の自信に応じた活動を示す細胞群や、その不確実性に修飾された報酬情報と相関する細胞群など最適な意思決定を遂行するために必要な情報をもつ細胞群にクラスター的に分けられることを明らかにした。またその一部のクラスターを構成する細胞の多くが線条体に投射することを明らかにし、機能的に変化する細胞集団の一部に神経投射が対応していることを明らかにした。一方、視覚に基づくメタ認知的意思決定課題を行わせた系では、視覚刺激の有無の報告(Go/Nogo)と、実際の強制選択による正解率の間に乖離がみられ。興味深いことに動物がNogoを報告したときでも視覚野の神経細胞は頑健に視覚応答を示しており、視覚応答の強さが視覚刺激に対する動物の行動を決めているわけではないことがわかった。一方視覚応答を持たない神経細胞の活動がNogo選択に重要な役割を果たしていることを示し、視覚野の神経細胞の大多数が協調て貢献していることを明らかにした。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

1: 当初の計画以上に進展している

理由

前頭皮質を中心にした嗅覚に基づく不確実な状況での意思決定、および視覚皮質を中心にした視覚に基づく不確実性を伴う意思決定どちらのアプローチも順調に進行し論文として成果を発表することができた。

今後の研究の推進方策

今後は光遺伝学的アプローチを用い、特定の神経回路の貢献について明らかにする。

次年度使用額が生じた理由

ほぼ計画通りの執行であった。今後は確立した光刺激システムを用い、眼窩前頭皮質-線条体投射細胞の活動と行動の因果関係について検証する。そのため光刺激用の消耗品や動物の購入費に当てる。

  • 研究成果

    (6件)

すべて 2021 2020 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (3件)

  • [国際共同研究] Cold Spring Harbor Laboratory(米国)

    • 国名
      米国
    • 外国機関名
      Cold Spring Harbor Laboratory
  • [雑誌論文] Contribution of non-sensory neurons in visual cortical areas to visually guided decisions in the rat2021

    • 著者名/発表者名
      Yuma Osako, Tomoya Ohnuki, Yuta Tanisumi, Kazuki Shiotani, Hiroyuki Manabe, Yoshio Sakurai, Junya Hirokawa
    • 雑誌名

      Current Biology

      巻: - ページ: -

    • DOI

      10.2139/ssrn.3732369

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Dynamic coordination of the perirhinal cortical neurons supports coherent representations between task epochs2020

    • 著者名/発表者名
      Tomoya Ohnuki, Yuma Osako, Hiroyuki Manabe, Yoshio Sakurai, Junya Hirokawa
    • 雑誌名

      Communications Biology

      巻: 3 ページ: -

    • DOI

      10.1038/s42003-020-01129-3

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] 眼窩前頭皮質は意思決定に関する情報を投射タイプ特異的に符号する2020

    • 著者名/発表者名
      廣川 純也
    • 学会等名
      第43回日本神経科学大会
  • [学会発表] ラット視覚皮質における内的な感覚状態のポピュレーション表現2020

    • 著者名/発表者名
      大迫 優真
    • 学会等名
      第43回日本神経科学大会
  • [学会発表] 選択方向の神経表象は嗅周皮質における神経細胞の動的協調によってイベント間で保持される2020

    • 著者名/発表者名
      大貫 朋哉
    • 学会等名
      第43回日本神経科学大会

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公開日: 2021-12-27  

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