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我々の意志力は、環境から得られる報酬の頻度や大きさに強く影響される。では、どのような脳の仕組みが環境の報酬を意志力へと結びつけるのだろうか？本研究は、動物が意志力を発揮させることで目標達成（報酬をたくさん得たいという欲求）にアプローチできる行動課題を考案し、その課題中の脳活動を計測することで、報酬―意志力―脳活動の三者の関係を検証した。意志力は、行動開始の活力、柔軟に学習する活力、特定の行動を持続させる活力、の３要素に着目し、それらが強く発揮されるタイミングを異なるイベント時間や時間スケールによって分離可能な行動課題をデザインした。課題中、今後大きな報酬が期待できる状態において、動物は意志力を増進させた。そこで各意志力要素を制御する脳活動を高い時間解像度で検出するため、電気生理学的手法を用いて行動中の動物から神経活動計測を行った。特に、脳深部にあるドパミン神経細胞から活動計測するため、電気生理学と光遺伝学を組み合わせた細胞活動計測技術を開発した。この手法を用いることで、同時計測される数十個の単一細胞活動のうち、どれがドパミン神経細胞の活動で、さらにどの脳領域へ情報を伝達しているか、同一個体で網羅的に同定することが可能となった。その結果、試行開始や学習、行動の持続に必要な活力の増進に応じて、ドパミン細胞は異なる時間タイミングや時間スケールを用いてその活動を変調させることが明らかとなった。現在、意志力制御に関する投射回路別の機能多様性について解析している段階にある。
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