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海馬の場所細胞は、動物の自らの位置に対応して活動する細胞であり、動物が空間記憶や空間認識を行う神経機構として重要であると考えられている。しかし、実際の自然界で求められるような複雑な環境への適応行動と場所細胞の神経回路シフトの関係はほとんど明らかではない。そこで本研究では、場所細胞の特徴的な発火列を計測するためのマルチユニット計測法を用いて、嫌悪刺激に対する場所細胞の基礎動態の解析を行った。はじめに、従来用いられてきたT字型の迷路交代課題において、特定の場所で与えられるエアパフ刺激を組み込む行動パラダイムを設計した。その結果、ラットの場所細胞の発火活動について、嫌悪刺激の出現は左右両方の軌道上での新しい空間表象を引き起こすこと、空間表象の変化には、場所細胞の場所受容野内における発火率の増加と嫌悪刺激の提示位置付近における新たな場所受容野の出現が含まれること、嫌悪刺激の除去は新たな発火パターンを誘導することを見出した。これらは嫌悪刺激に対して適応行動を示す動物において、どのように場所細胞活動が変動するか、その一端の解明に貢献するものである。さらに、動物が現在存在している場所のみならず、将来の行動と関連するような神経活動の再生パターンについて解析を行った。特に、動物が経路を選択する前段階の場所細胞活動に、ベイズ推定やシークエンス解析を適用し、意思決定がどれほど正確に予測できるか検討した。その結果、新しい環境変化の出現により、将来の行動を表象する神経同期活動の頻度が上昇することを明らかにした。また、こうした神経活動には場所細胞のみならず、場所を表象しない神経活動も含まれていることを見出した。こうした生命現象は、様々な環境変化の情報を脳内で結び付けて、将来柔軟な意思決定を遂行するために重要な過程であると考えられる。
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