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2018 年度 実績報告書

霊長類ドーパミン経路における価値判断を操作するスパイクパターンの同定

公募研究

研究領域脳情報動態を規定する多領野連関と並列処理
研究課題/領域番号 18H05131
研究機関京都大学

研究代表者

雨森 賢一  京都大学, 白眉センター, 特定准教授 (70344471)

研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2020-03-31
キーワード霊長類 / ドーパミン / 情動 / 意思決定 / 側坐核
研究実績の概要

不安障害では罰を過剰に評価するのに対して、依存症では罰に対する嫌悪感を維持したまま報酬獲得の意欲が制御できなくなることが知られている。こうした幅広いスペクトラムの神経疾患に、腹側被蓋野 (VTA) のドーパミン (DA) 神経伝達を担う神経回路の破綻が関わると考えられている。しかしながら、この同一回路がどのようにして両極端な精神障害を引き起こすかについてはわかっていない。本研究では、NAc のスパイク系列の「動的な変化」が DA 細胞の興奮・抑制応答を切り替え、不安障害から依存症に至る幅広い症状を引き起こす、という仮説を立てた。これを調べるため、化学遺伝学・光遺伝学の手法を用い、NAc から VTA への投射繊維にスパイクを生成させ、DA 細胞に与える影響を調べる。
当該年度は、これまで蓄えてきた実験データを詳しく解析することにより、霊長類の線条体が、悲観的な価値判断を伴う繰り返し意思決定に因果的に関わることを明らかにした。不必要に悲観的な考えが持続的につづいたり,同じ意思決定をくり返してしまったりという症状は,不安障害や強迫性障害においてしばしばみられる.これまで,不安障害と相関して活動する脳の領域は調べられてきたが,こうした症状に因果的にかかわる領域は同定されていない.この研究において,我々は,マカクザルに微小な刺激をあたえることにより,こうした症状に似た状態を生成する領野の同定をめざした.葛藤課題を用い悲観的な意思決定の定量化をとおして刺激による変化を調べ,マカクザルの尾状核の局所への微小な刺激により意思決定の変化を調べた.すると,尾状核の一部において,刺激により悲観的な価値判断の固執がひき起こされる部位が同定された.この研究成果は、国際学術誌(Neuron)に発表した。

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

昨年度は、これまで、蓄えてきた本研究課題と関連する研究成果を論文として発表することができた。さらに、本研究助成により実験環境が整い、1頭目のマカクザルのトレーニングを終了させ、側坐核の神経活動記録を始めている。計画通りに研究が進んでいる。

今後の研究の推進方策

昨年度、マカクザルに対する葛藤課題を訓練が完成し、NAcからの神経活動の記録を始めた。本年度は、化学遺伝学をベースにして、NAc-VTAの 葛藤課題に対する因果的機能の解明を行う。同時に、2頭目のマカクザルの訓練を開始し、研究を軌道に乗せる。本年度は、まず化学遺伝学の リガンドであるDCZを用いて、DCZの注入だけでは行動の変化が起こらないことを確認する。次に、NAcに対してウイルスベクターを注入し、発 現を待ったのち、DCZによってNAc活動を活性化させ、その時の行動変化を調べる。更に、NAcの下流域であるVTAに対してDCZの局所注入を行い 、局所回路の選択的な操作だけで行動の変化が引き起こされるかどうかを確かめる。

  • 研究成果

    (17件)

すべて 2019 2018 その他

すべて 国際共同研究 (3件) 雑誌論文 (3件) (うち国際共著 3件、 査読あり 3件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (9件) (うち国際学会 5件、 招待講演 6件) 備考 (2件)

  • [国際共同研究] マサチューセッツ工科大学(米国)

    • 国名
      米国
    • 外国機関名
      マサチューセッツ工科大学
  • [国際共同研究] ハーバード大学(米国)

    • 国名
      米国
    • 外国機関名
      ハーバード大学
  • [国際共同研究] ブラウン大学(米国)

    • 国名
      米国
    • 外国機関名
      ブラウン大学
  • [雑誌論文] Predominant Striatal Input to the Lateral Habenula in Macaques Comes from Striosomes2019

    • 著者名/発表者名
      Hong Simon、Amemori Satoko、Chung Emily、Gibson Daniel J.、Amemori Ken-ichi、Graybiel Ann M.
    • 雑誌名

      Current Biology

      巻: 29 ページ: 51~61.e5

    • DOI

      10.1016/j.cub.2018.11.008

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Striatal Microstimulation Induces Persistent and Repetitive Negative Decision-Making Predicted by Striatal Beta-Band Oscillation2018

    • 著者名/発表者名
      Amemori Ken-ichi、Amemori Satoko、Gibson Daniel J.、Graybiel Ann M.
    • 雑誌名

      Neuron

      巻: 99 ページ: 829~841.e6

    • DOI

      10.1016/j.neuron.2018.07.022

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Miniaturized neural system for chronic, local intracerebral drug delivery2018

    • 著者名/発表者名
      Dagdeviren Canan、Ramadi Khalil B.、Joe Pauline、Spencer Kevin、Schwerdt Helen N.、Shimazu Hideki、Delcasso Sebastien、Amemori Ken-ichi、Nunez-Lopez Carlos、Graybiel Ann M.、Cima Michael J.、Langer Robert
    • 雑誌名

      Science Translational Medicine

      巻: 10 ページ: 2742~2742

    • DOI

      10.1126/scitranslmed.aan2742

    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] Cortico-basal ganglia circuits generating anxiety-like states in primates.2018

    • 著者名/発表者名
      K Amemori
    • 学会等名
      German?Japanese Workshop, New Directions In Systems Neuroscience (University of T?bingen)
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] A cortico-basal ganglia circuit generating anxiety-like state in primates.2018

    • 著者名/発表者名
      K Amemori
    • 学会等名
      Hakubi Annual Report (Kyoto University) 2019.
    • 招待講演
  • [学会発表] Cortico-striosome pathway in decision-making and anxiety2018

    • 著者名/発表者名
      Ken-ichi Amemori
    • 学会等名
      The Hakubi Autumn Camp (Hakubi Center, Kyoto University)
    • 招待講演
  • [学会発表] Dissociable roles of cortico-striatal circuits in inducing abnormally repetitive negative decisions in primates2018

    • 著者名/発表者名
      Ken-ichi Amemori
    • 学会等名
      Interdisciplinary Seminar on Primatology (Primate Research Institute, Kyoto University)
    • 招待講演
  • [学会発表] Identification of primate emotional circuits controlling anxiety and persistency2018

    • 著者名/発表者名
      Ken-ichi Amemori
    • 学会等名
      Conference for Joint Usage (Kyoto University Primate Research Institute)
    • 招待講演
  • [学会発表] Beta oscillations in the primate striatum predict repetitive negative decision-making states induced by microstimulation2018

    • 著者名/発表者名
      Amemori K, Amemori S, Gibson DJ, Graybiel AM
    • 学会等名
      Society for Neuroscience Abstract
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Computational phenotyping of brain-behavioral relationships underlying approach-avoidance decision making in major depressive disorder2018

    • 著者名/発表者名
      Pedersen ML, Ironside M, McGrath CL, Amemori K, Kang M, Graybiel AM, Frank MJ, Pizzagalli DA
    • 学会等名
      Society for Neuroscience Abstract
    • 国際学会
  • [学会発表] Electrochemical recording of striatal dopamine in non-human primates performing reward-biased tasks2018

    • 著者名/発表者名
      Schwerdt HN, Stanwicks L, Amemori K, Shimazu H, Yoshida T, Amemori S, Langer R, Cima MJ, Graybiel AM
    • 学会等名
      Society for Neuroscience Abstract
    • 国際学会
  • [学会発表] Microstimulation of primate caudate nucleus induces an abnormal repetition of negative decisions predicted by beta oscillatory activity2018

    • 著者名/発表者名
      K Amemori, S Amemori, DJ Gibson, AM Graybiel
    • 学会等名
      The 41st Annual Meeting of the Japan Neuroscience Society
    • 国際学会
  • [備考] 持続する悲観的な意思決定の源となる神経メカニズムを解明 -不安が頭から離れない原因とは-

    • URL

      http://www.kyoto-u.ac.jp/ja/research/research_results/2018/180809_5.html

  • [備考] Neuroscientists get at the roots of pessimism

    • URL

      http://news.mit.edu/2018/neuroscientists-brain-caudate-nucleus-pessimism-decision-making-0809

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公開日: 2019-12-27  

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