コスト・ベネフィット比較に基づく意欲制御の神経機構

2016 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 26282221
• 研究機関: 国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構
• 研究代表者: 南本 敬史 国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構, 放射線医学総合研究所 脳機能イメージング研究部, チームリーダー (50506813)
• 研究期間 (年度): 2014-04-01 – 2018-03-31
• キーワード: 意思決定 / サル / DREADDs

研究実績の概要

ある行動をすべきかどうかの判断は、行動した結果得られる報酬価値（ベネフィット）とその行動に費やされるコストとの比較をもとに行われる。本研究は，コスト・ベネフィット比較に基づく行動意欲の制御の神経回路とその仕組みの解明を目的とする。
H2８年度は化学遺伝学的手法の一つDREADDを利用した局所脳活動制御技術と、非侵襲にDREADD受容体の発現を確認できるPETイメージング法の融合技術を確立した。このシステムを用い、前頭眼窩野から神経投射をうける線条体領域である吻内側尾状核のコスト・ベネフィット比較への関与を調べた。３頭のサルの吻内側尾状核の神経細胞に抑制性DREADDを発現させ、その位置をPETで確認した。活性化薬CNOを投与することにより、その神経活動を抑制した場合に、報酬量に基づく意思決定が特異的に障害されることが繰り返し確認された(Nagaiら2016)。一方、時間待ちと仕事量の２つのコストに基づく意思決定においては、吻内側尾状核の神経活動抑制の影響が見られないことが分かった。これらの結果より、前頭眼窩野 吻内側尾状核のネットワークは、報酬量など価値に基づく意思決定に必須の役割を果たすものの、コスト・ベネフィット判断への関与は限定的であることが示唆され、これまの結果と合わせ、同機能の腹側線条体における領域特異性が浮き彫りとなった。

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

腹側線条体の一部においては、コスト・ベネフィット判断への関与が低いことを示唆する結果が得られ、領域特異性がこれまで以上に明確となってきているため。

今後の研究の推進方策

得られた結果を踏まえ、今後は行動課題遂行中および、関連脳部位制御時の脳活動を記録解析することで、神経機構解明につなげる。

次年度使用額が生じた理由

特になし

次年度使用額の使用計画

消耗品に利用

研究成果

• [国際共同研究] National Institute of Health(米国)
  • 国名: 米国
  • 外国機関名: National Institute of Health
• [雑誌論文] PET imaging-guided chemogenetic silencing reveals a critical role of primate rostromedial caudate in reward evaluation. (2016)
  • 著者名/発表者名: 1.Nagai Y, Kikuchi E, Lerchner W, Inoue Ki, Ji B, Eldridge MA, Kaneko H, Kimura Y, Oh-Nishi A, Hori Y, Kato Y, Hirabayashi T, Fujimoto A, Kumata K, Zhang MR, Aoki I, SuharaT, Higuchi M, Takada M, Richmond BJ, Minamimoto T
  • 雑誌名: Nature Communications 巻: 7 ページ: 13605
  • DOI: 10.1038/ncomms13605
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] DREADD-expressing neurons in living brain and their application to implantation of iPSC-derived neuroprogenitors. (2016)
  • 著者名/発表者名: Ji B, Kaneko H, Minamimoto T, Inoue H, Takeuchi H, Kumata K, Zhang MR, Aoki I, Seki C, Ono M, Tokunaga M, Tsukamoto S, Tanabe K, Shin RM, Minamihisamatsu T, Kito S, Richmond BJ, Suhara T, Higuchi M.
  • 雑誌名: J. Neuroscience 巻: 36 ページ: 11544-11558
  • DOI: 10.1523/JNEUROSCI.1279-16.2016
  • 査読あり / 国際共著
• [学会発表] 化学遺伝学イメージングによるサル脳科学研究の展開 (2017)
  • 著者名/発表者名: 南本敬史
  • 学会等名: 平成28年度京都大学霊長類研究所共同利用研究会
  • 発表場所: 霊長類研究所, 犬山
  • 年月日: 2017-03-18 – 2017-03-18
  • 招待講演
• [学会発表] PET imaging-guided chemogenetic manipulation of primate neural circuits (2016)
  • 著者名/発表者名: Takafumi Minamimoto
  • 学会等名: NHP Chemogenetics workshop, NIH
  • 発表場所: Bethesda, USA
  • 年月日: 2016-12-01 – 2016-12-01
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 動機付け制御とその障害におけるドーパミンの役割 (2016)
  • 著者名/発表者名: 南本敬史
  • 学会等名: 日本大脳基底核研究会
  • 発表場所: 秋田温泉, 秋田
  • 年月日: 2016-07-23 – 2016-07-24
  • 招待講演
• [備考] システム神経回路研究チーム
  • URL: http://www.nirs.qst.go.jp/seika/brain/team/system_09.html