意欲行動の持続にかかわる神経基盤の解明

2019 年度 実績報告書

• 研究領域: 「意志動力学（ウィルダイナミクス）の創成と推進」に関する総合的研究
• 研究課題/領域番号: 19H05027
• 研究機関: 慶應義塾大学
• 研究代表者: 田中 謙二 慶應義塾大学, 医学部(信濃町), 准教授 (30329700)
• 研究期間 (年度): 2019-04-01 – 2021-03-31
• キーワード: 意欲 / 根気 / 腹側海馬 / フォトメトリー

研究実績の概要

海馬CA1活動観察には、海馬CA1神経細胞選択的にyellow cameleon nano50（YC）を発現させたマウス（Htr5b-tTA::tetO-YC）を用いた。海馬CA1に光ファイバーを留置し、行動中の活動観察を行った。
レバーを複数回押すと餌が獲得できる意欲行動（オペラント行動）において、特に、レバーを押している最中には、腹側海馬CA1神経細胞の活動が抑制された。背側海馬CA1神経細胞活動も同様に抑制されるか調べたところ、レバーを押している最中に、背側海馬CA1神経細胞の活動は抑制しなかった。このことから、腹側海馬と背側海馬の機能的な違いが示唆された。
次に、 腹側海馬CA1神経細胞の光操作によって、腹側海馬の活動低下と意欲行動の持続に因果関係があるか調べた。光活性化の実験では、海馬CA1細胞選択的にChR2を発現させたマウス（Htr5b-tTA::tetO-ChR2(C128S)）を用いた。腹側海馬の両側に光ファイバーを留置し、レバー押し行動中に限って強制的にCA1神経細胞の活動をを行うと、意欲行動の持続が阻害された。次に、意欲行動中に腹側海馬を光抑制することで、レバー押し行動の持続を促進させるか調べた。腹側海馬の光抑制には、海馬CA1選択的にArchTを発現させたマウス（Htr5b-tTA::tetO-ArchT）を用いた。その結果、CA1神経細胞抑制を更に亢進させると、意欲行動の持続を要求されるタスクにおいて、その成功確率が上がることがわかった。
背側海馬CA1神経細胞に光興奮、光抑制の操作を行ったが、いずれの操作も意欲行動の持続に変化は無かった。

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

腹側海馬が意欲行動の持続に関わることを実証できたから。

今後の研究の推進方策

腹側海馬CA1神経細胞の活動低下が、どのようなメカニズムを介して行われているのか、特に海馬へ投射するセロトニン神経の役割に注目して調べる。

研究成果

• [国際共同研究] University of Texas, Austin(米国)
  • 国名: 米国
  • 外国機関名: University of Texas, Austin
• [国際共同研究] Uppsala University,(スウェーデン)
  • 国名: スウェーデン
  • 外国機関名: Uppsala University,
• [雑誌論文] Identification of Lacrimal Gland Postganglionic Innervation and Its Regulation of Tear Secretion (2020)
  • 著者名/発表者名: Jin Kai、Imada Toshihiro、Hisamura Ryuji、Ito Masataka、Toriumi Haruki、Tanaka Kenji F.、Nakamura Shigeru、Tsubota Kazuo
  • 雑誌名: The American Journal of Pathology 巻: 190 ページ: 1068～1079
  • DOI: 10.1016/j.ajpath.2020.01.007
  • 査読あり
• [雑誌論文] Essential role of microglial transforming growth factor-β1 in antidepressant actions of (R)-ketamine and the novel antidepressant TGF-β1 (2020)
  • 著者名/発表者名: Zhang Kai、Yang Chun、Chang Lijia、Sakamoto Akemi、Suzuki Toru、Fujita Yuko、Qu Youge、Wang Siming、Pu Yaoyu、Tan Yunfei、Wang Xingming、Ishima Tamaki、Shirayama Yukihiko、Hatano Masahiko、Tanaka Kenji F.、Hashimoto Kenji
  • 雑誌名: Translational Psychiatry 巻: 10 ページ: 32
  • DOI: 10.1038/s41398-020-0733-x
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Correlative study using structural MRI and super-resolution microscopy to detect structural alterations induced by long-term optogenetic stimulation of striatal medium spiny neurons (2019)
  • 著者名/発表者名: Abe Yoshifumi、Komaki Yuji、Seki Fumiko、Shibata Shinsuke、Okano Hideyuki、Tanaka Kenji F.
  • 雑誌名: Neurochemistry International 巻: 125 ページ: 163～174
  • DOI: 10.1016/j.neuint.2019.02.017
  • 査読あり
• [雑誌論文] Serotonin-mediated inhibition of ventral hippocampus is required for sustained goal-directed behavior (2019)
  • 著者名/発表者名: Yoshida Keitaro、Drew Michael R.、Mimura Masaru、Tanaka Kenji F.
  • 雑誌名: Nature Neuroscience 巻: 22 ページ: 770～777
  • DOI: 10.1038/s41593-019-0376-5
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Region- and Cell Type-Specific Facilitation of Synaptic Function at Destination Synapses Induced by Oligodendrocyte Depolarization (2019)
  • 著者名/発表者名: Yamazaki Yoshihiko、Abe Yoshifumi、Shibata Shinsuke、Shindo Tomoko、Fujii Satoshi、Ikenaka Kazuhiro、Tanaka Kenji F.
  • 雑誌名: The Journal of Neuroscience 巻: 39 ページ: 4036～4050
  • DOI: 10.1523/JNEUROSCI.1619-18.2019
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Mechanical regulation of oligodendrocyte morphology and maturation by the mechanosensor p130Cas (2019)
  • 著者名/発表者名: Shimizu Takeshi、Osanai Yasuyuki、Tanaka Kenji F.、Thai Truc Quynh、Abe Manabu、Natsume Rie、Sakimura Kenji、Ikenaka Kazuhiro
  • 雑誌名: Journal of Neurochemistry 巻: 150 ページ: 158～172
  • DOI: 10.1111/jnc.14657
  • 査読あり
• [雑誌論文] App mice overall do not show impaired motivation, but cored amyloid plaques in the striatum are inversely correlated with motivation (2019)
  • 著者名/発表者名: Hamaguchi Takuya、Tsutsui-Kimura Iku、Mimura Masaru、Saito Takashi、Saido Takaomi C.、Tanaka Kenji F.
  • 雑誌名: Neurochemistry International 巻: 129 ページ: 104470～104470
  • DOI: 10.1016/j.neuint.2019.104470
  • 査読あり
• [雑誌論文] Detection of a High-Turnover Serotonin Circuit in the Mouse Brain Using Mass Spectrometry Imaging (2019)
  • 著者名/発表者名: Sugiyama Eiji、Guerrini Matteo M.、Honda Kurara、Hattori Yuko、Abe Manabu、Kallback Patrik、Andren Per E.、Tanaka Kenji F.、Setou Mitsutoshi、Fagarasan Sidonia、Suematsu Makoto、Sugiura Yuki
  • 雑誌名: iScience 巻: 20 ページ: 359～372
  • DOI: 10.1016/j.isci.2019.09.036
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Translational approach to apathy‐like behavior in mice: From the practical point of view (2019)
  • 著者名/発表者名: Tanaka Kenji F.、Hamaguchi Takuya
  • 雑誌名: Psychiatry and Clinical Neurosciences 巻: 73 ページ: 685～689
  • DOI: 10.1111/pcn.12915
  • 査読あり
• [雑誌論文] Neuroprotective effects of microglial P2Y1 receptors against ischemic neuronal injury (2019)
  • 著者名/発表者名: Fukumoto Yuichiro、Tanaka Kenji F、Parajuli Bijay、Shibata Keisuke、Yoshioka Hideyuki、Kanemaru Kazuya、Gachet Christian、Ikenaka Kazuhiro、Koizumi Schuichi、Kinouchi Hiroyuki
  • 雑誌名: Journal of Cerebral Blood Flow & Metabolism 巻: 39 ページ: 2144～2156
  • DOI: 10.1177/0271678X18805317
  • 査読あり
• [雑誌論文] The physiology and pathophysiology of basal ganglia: From signal transduction to circuits (2019)
  • 著者名/発表者名: Chuhma Nao、Tanaka Kenji F.、Nagai Taku
  • 雑誌名: Neurochemistry International 巻: 131 ページ: 104544～104544
  • DOI: 10.1016/j.neuint.2019.104544
  • 国際共著
• [学会発表] 意欲行動の神経基盤解明 (2019)
  • 著者名/発表者名: 田中謙二
  • 学会等名: 第115回日本精神神経学会学術総会
• [学会発表] Regional blood flow regulation by optogenetics (2019)
  • 著者名/発表者名: Kenji Tanaka
  • 学会等名: Neuro2019
• [学会発表] Serotonin-mediated inhibition of ventral hippocampus is required for sustained goal-directed behavior (2019)
  • 著者名/発表者名: Kenji Tanaka
  • 学会等名: 11th Optogenetics meeting
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 意欲行動の神経基盤 (2019)
  • 著者名/発表者名: 田中謙二
  • 学会等名: 大阪大学蛋白質研究所セミナー
  • 招待講演
• [産業財産権] 衝動抑制薬のスクリーニング方法、及び衝動抑制薬 (2019)
  • 発明者名: 田中謙二
  • 権利者名: 田中謙二
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: PCT/JP2019/021201
  • 外国