認知柔軟性実行に関与する神経回路網転移の生理心理学的研究

2015 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 15H05400
• Research Institution: Hiroshima University
• Principal Investigator: 橋本 佳奈 (岡田佳奈) 広島大学, 医歯薬保健学研究院(医), 研究員 (50528263)
• Project Period (FY): 2015-04-01 – 2018-03-31
• Keywords: 神経回路網

Outline of Annual Research Achievements

本研究では、いずれも認知柔軟性に関与することが報告されている前頭前皮質、線条体、海馬等の領域について、それらが形成する神経ネットワークが認知柔軟性の機能をどのように果たしているのかを、損傷法や神経活動測定などの手法を用いて解明することを目標としている。今年度は、主に場所課題の逆転学習や手掛かり課題と場所課題のセットシフト学習、反応課題と場所課題のセットシフト学習における当該神経ネットワークの役割を、損傷法や組織学的手法によって検討した。結果、課題の要求する解決方略によって、線条体背内側部の果たす役割が異なる可能性が示唆された。特に、場所課題の逆転学習とセットシフト学習では、線条体背内側部損傷によって課題成績が著しく異なった。これは、課題の要求する解決方略によって認知柔軟性に係る神経ネットワークの詳細が異なっており、その線条体と海馬の前頭前野を仲立ちとした神経ネットワークのバランスが、認知柔軟性を亢進する方へも損傷する方へも傾くことがあることを示唆するものである。また、逆転学習遂行後の動物の海馬歯状回に、特徴的な遺伝時発現の見られる可能性のあることが、組織学的手法によって示された。逆転学習障害を示す動物では、そのような発現はみられなかった。更に、迷路課題遂行中の神経活動計測のために、機器のセットアップ準備と電極埋め込み手術を行った。来年度はこのセットアップを用いて、認知柔軟性を要する行動中のラットの神経活動に関しての検討を進める。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

行動実験と神経活動測定を可能にする実験室を準備し、ラットを用いて水中グリット迷路や修正型T字迷路における逆転学習やセットシフト学習を行った。更に、逆転学習やセットシフト後の脳内の遺伝子発現を標的神経ネットワーク内において探索的に検討するため、免疫染色を行った。結果、報酬獲得型の課題と回避学習型の課題のタイプの別に変らず、線条体のコリン作動性神経細胞が逆転学習の抑制に関与していることがわかった。この抑制機能は分散学習スケジュールによる逆転学習では明らかであったが、集中学習スケジュールによる逆転学習ではこの機能が消失することが示唆された。また、セットシフト学習において、反応学習課題を行ってから場所学習課題を行うと、線条体コリン作動型神経細胞損傷ラットでは場所学習が障害される一方で、場所学習を行ってから反応課題を行うと、線条体コリン作動型神経細胞損傷ラットでは反応学習が促進されることが示唆された。これらの結果は、認知柔軟性における標的神経ネットワークの役割が、課題依存的に変化することを示唆するものである。また、逆転学習やセットシフト学習における線条体の役割には、線条体のレジリエンスにおける役割が関係している可能性が見出された。免疫染色における逆転学習やセットシフト後の脳内の遺伝子発現の検討では、いくつかの検討に適する標的遺伝子を選定した。以上のようなことから、ほぼ予定通りに研究が進行しているものと思われる。

Strategy for Future Research Activity

セットシフト課題など認知柔軟性を必要とする課題に対してコリン作動型神経細胞がどのような役割を果たしているのかを、損傷法や薬理学的手法を伴う行動解析によって明らかにするとともに、行動中の関連領域の神経活動計測によって、認知柔軟性のための神経ネットワークが全体としてどのような働きをしているのかを、特に認知柔軟性に伴う神経ネットワークの転移に注目して明らかにする。更に、認知柔軟性に関連領域の最初期遺伝子などの遺伝子発現がどのように関わっているのかを引き続き検討する。