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2014 年度 実績報告書

判断の柔軟性の分子メカニズムの解明

研究課題

研究課題/領域番号 26290008
研究機関順天堂大学

研究代表者

宇賀 貴紀  順天堂大学, 医学部, 准教授 (50372933)

研究期間 (年度) 2014-04-01 – 2017-03-31
キーワード脳・神経
研究実績の概要

本研究では、タスクスイッチングというヒトも含めた霊長類特有の認知機能の分子メカニズムを解明するため、我々が独自に開発した「判断切り替え」の系をサルに適用し、NMDA受容体が判断の形成と切り替えのどの部分に作用しているのかを解明することを目標とする。
まず、認知機能障害モデルとしてよく用いられているケタミン低用量全身投与時の、タスクスイッチングの行動学的指標を定量化した。動きの方向、あるいは奥行きのどちらかを答えるタスクスイッチ課題を訓練したサルに、低用量(0.25~0.5mg/kg)のケタミンを全身投与し、投与前後の行動学的な変化を検証した。本研究では、スイッチ機能として、不要な情報による干渉の度合いを定量化したswitch ratio(SR)を用いた。不要な情報による干渉がなければSRが1に、不要な情報による干渉が大きく、必要な情報を正しく取り出せていない場合にはSRは0になる。
運動方向判断においては、ケタミン投与前はSRは0.902、つまり、不要な情報による干渉はほとんど見受けられなかった。しかし、ケタミン投与後にSRは0.759と低下し、不要な情報による干渉が増加していたことが検出できた。この際、必要な情報を用いた判断の精度には変化が見られなかった。
これらの結果は、ケタミンを低用量全身投与すると、不要な情報の排除が困難になることを示しており、NMDA受容体が、多様な情報の中から必要な情報のみを取り出すという認知機能に貢献することを示唆する。

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

年度初めに提案した「ケタミン低濃度全身投与による判断切り替え能力低下の行動学的評価」は順調に進捗した。具体的には、タスクスイッチ課題を遂行中のサルにケタミンを低用量全身投与すると、不要な情報の排除が困難になることを定量的に解明できた。その結果、NMDA受容体が判断の形成と切り替えのどの部分に作用するのかの大まかな予測がついた。

本研究の成果を持って、次のステップである「神経活動を記録しながら各種NMDA受容体拮抗薬の作用を検証する」実験に進むことができる。よって、本研究はおおむね順調に進展していると評価することができる。

今後の研究の推進方策

第一に「ケタミン低濃度全身投与による判断切り替え能力低下の行動学的評価」を継続する。特に、反応時間のデータを定量的に解析できるよう、データ数を増やすことを目標とする。

第二に、次のステップとして、神経活動を記録しながら各種NMDA受容体拮抗薬の作用を検証する。行動学的な研究だけでは、脳のどこで、どのプロセスがケタミンによる影響を受けているのかがわからない。したがって、本タスクスイッチ課題の感覚情報を表現する大脳皮質MT野、判断を形成する仮定が表現されている大脳皮質LIP野から神経活動計測を行い、各種NMDA受容体拮抗薬の投与により、神経活動にどのような影響を与えるのかを検証する。全身投与と局所投与の両手法を相補的に活用する。

次年度使用額が生じた理由

本年度は各種NMDA受容体拮抗薬の局所注入を行わなかったため、注入器などの備品を整備は次年度に行うこととした。

次年度使用額の使用計画

薬品の脳内局所注入に必要な備品を次年度にそろえる。

  • 研究成果

    (3件)

すべて 2015 2014

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件) 学会発表 (2件)

  • [雑誌論文] Visual impairment by surrounding noise is due to interactions among stimuli in the higher-order visual cortex.2014

    • 著者名/発表者名
      Kumano H, Uka T
    • 雑誌名

      J Neurophysiol

      巻: 112 ページ: 620-630

    • DOI

      10.1152/jn.00639.2013

    • 査読あり
  • [学会発表] Movement-specific employment of sensory signals as a basis for rapid task switching.2015

    • 著者名/発表者名
      Uka T, Sasaki R, Mitani A
    • 学会等名
      第92回日本生理学会大会
    • 発表場所
      神戸
    • 年月日
      2015-03-21 – 2015-03-23
  • [学会発表] LIP neurons accumulate relevant information depending on task demand.2014

    • 著者名/発表者名
      Suda Y, Kumano H, Uka T
    • 学会等名
      第36回日本神経科学大会
    • 発表場所
      横浜
    • 年月日
      2014-09-11 – 2014-09-13

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公開日: 2016-06-01  

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