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2011 年度 実績報告書

脳幹の広範囲調節系ニューロンが意思決定を調節するメカニズムの解明

公募研究

研究領域実験社会科学
研究課題/領域番号 23011001
研究機関東北大学

研究代表者

辛島 彰洋  東北大学, 大学院・情報科学研究科, 助教 (40374988)

キーワード扁桃体 / 海馬 / 意思決定 / アセチルコリン
研究概要

意思決定には、広範囲の脳部位のニューロンが関与していることが明らかになっている。例えば、大脳皮質前頭葉には報酬予測に関連したニューロンが、扁桃体には報酬予測や価値の判断(損か得か)に関与するニューロンが存在し、意思決定に関わっている。このような意思決定に関わる脳部位のニューロンは、脳幹(中脳・橋・延髄)に存在する広範囲調節系からの調節を受けている。広範囲調節系は、いくつかの神経系に分けられるが、意思決定との関係についてよく調べられているのはセロトニン系である。一方、広範囲調節系のアセチルコリンニューロンも前頭葉や扁桃体に直接神経投射をしていることから意思決定行動を調節していると予測されるが、これを調べた報告はほとんどない。本研究ではアセチルコリンニューロンが意思決定を調節しているのかを、動物実験により調べる。アセチルコリンニューロンは、意識状態の変化により活動パターンを大きく変えること、また大脳皮質をはじめとする多くの脳部位のニューロン活動パターンを睡眠-覚醒状態依存的に制御していることが知られている。一方、最近になって、断眠(徹夜)により眠気が強まると、報酬予測・損失評価が変化してハイリスクの選択をするようになることが明らかにされた(Venktraman et al. 2007 & 2011)。以上のことから本研究は、意識状態(眠気)の変化により意思決定行動が変わる生理機序の解明につながると期待される。具体的には、アセチルコリン伝達を薬物投与により変化させた時に意思決定行動にどのような変化が生じるのか、またこの薬物投与によって扁桃体や前頭葉皮質の神経活動にどのような影響があるのかを調べる計画であり、本年度は、動物用ギャンブル課題の開発、アセチルコリン作動薬・拮抗薬の投与方法の確立、行動中の動物から神経活動を記録するシステム(微小マニピュレータやアンプ)を開発した。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

3: やや遅れている

理由

個体ごと、または実験日ごとの動物の行動の差が予想以上に大きかったため、行動実験で得られた結果のばらつきが大きかった。そこで、実験システムや実験の流れを一から練り直した。そのため、計画よりはやや遅れ気味である。

今後の研究の推進方策

来年度は、本年度開発した実験装置・システムを利用して実験を進めていく。具体的には、今年度開発したマイクロマニピュレータ+アンプを用いて、行動実験中(意思決定行動中)の動物の脳活動を計測し、意思決定に関わる神経機構を調べていく。さらに、アセチルコリン作動薬・拮抗薬を投与して、行動への影響を調べる。

  • 研究成果

    (9件)

すべて 2012 2011

すべて 雑誌論文 (4件) (うち査読あり 4件) 学会発表 (4件) 図書 (1件)

  • [雑誌論文] 時空間混合を解く複素独立成分分析を用いたニューロン活動の弁別アルゴリズムとその評価2012

    • 著者名/発表者名
      白石泰士, 片山統裕, 辛島彰洋, 中尾光之
    • 雑誌名

      生体医工学

      巻: 50 ページ: 52-61

    • 査読あり
  • [雑誌論文] 階段状波形を有する細胞外電気刺激に対する有髄神経線維モデルの軸間ダイナミクス2012

    • 著者名/発表者名
      上野彩子, 片山統裕, 辛島彰洋, 中尾光之
    • 雑誌名

      生体医工学

      巻: (未定)(印刷中)

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Separation of multiunit signals by independent component analysis in complex-valued time-frequency domain2011

    • 著者名/発表者名
      Y.Shiraishi, N.Katayama, A.Karashima. M.Nakao
    • 雑誌名

      Proc.IEEE EMBS IEEE

      ページ: 4410-4413

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Parameter exploration of staircase-shape extracellular stimulation for targeted stimulation of myelinated axon2011

    • 著者名/発表者名
      A.Ueno, N.Katayama, A.Karashima, M.Nakao
    • 雑誌名

      Proc.IEEE EMBS IEEE

      ページ: 912-915

    • 査読あり
  • [学会発表] 脳幹忠範囲調節系ニューロンが意思決定行動を調節する機序の解明を目指して2011

    • 著者名/発表者名
      辛島彰洋
    • 学会等名
      第15回実験社会科学カンファレンス
    • 発表場所
      東京都
    • 年月日
      2011-12-28
  • [学会発表] 意思決定に関わる扁桃体の神経機構2011

    • 著者名/発表者名
      辛島彰洋
    • 学会等名
      2011年度第2回意思決定班ワークショップ
    • 発表場所
      東京都(招待講演)
    • 年月日
      2011-11-16
  • [学会発表] Pontine-wave associated synchronization between hippocampal and amygdala theta waves : a physiological process for sleep-dependent memory processing2011

    • 著者名/発表者名
      A.Karashima
    • 学会等名
      Worldsleep2011
    • 発表場所
      京都(招待講演)
    • 年月日
      2011-10-20
  • [学会発表] レム睡眠時の振動性脳活動とその機能2011

    • 著者名/発表者名
      辛島彰洋
    • 学会等名
      第50回日本生体医工学会大会
    • 発表場所
      東京都
    • 年月日
      2011-04-29
  • [図書] Rapid Eye Movement Sleep : Regulation and Function, Eds.B.N.Mallick, S.R.Pandi-Perumal, R.W.McCarley, A.Morrisonの第43章「Neural modeling for cooperative/competitive regulation of REM sleep with NREM sleep and wakefulness」2011

    • 著者名/発表者名
      A.Karashima, Y.Tamakawa, Y.Koyama, N.Katayama, M.Nakao
    • 総ページ数
      437-449(13)
    • 出版者
      Cambridge University Press

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公開日: 2013-06-26  

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