線条体5-HT4受容体伝達による意思決定調節メカニズムの解明

2022 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 22K07339
• Research Institution: National Institutes for Quantum Science and Technology
• Principal Investigator: 堀 由紀子 国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構, 量子医科学研究所 脳機能イメージング研究部, 研究員 (30433246)
• Project Period (FY): 2022-04-01 – 2025-03-31
• Keywords: セロトニン / 時間割引 / 5-HT4 / 線条体

Outline of Annual Research Achievements

本研究では、ヒトの正常から病態までの衝動性の理解を意識し、時間による報酬割引に関わる分子・神経・行動の一貫した神経基盤の理解を目指す。そのため、脳内の伝達物質の一つであるセロトニンに着目し、時間による報酬割引の意思決定におけるセロトニン伝達の役割とそれに関係する神経表現を特定することを目的とする。
2022年度は5-HT受容体の機能がよく知られている5-HT1A, 1B, 2A, 4受容体をPETイメージングによって受容体密度の推定を行った。その結果、5-HT1A受容体は前頭葉や海馬、扁桃体に、5-HT1B受容体は腹側淡蒼球や黒質、視覚野に、5-HT2A受容体は前頭葉や後頭葉に、5-HT4は線条体に密に存在していることがわかった。この結果はヒトの5-HT受容体サブタイプの分布と非常に類似していた。次にPETイメージングによる占有率の算出により、セロトニン伝達を阻害するための薬量を定量した。上記にあげた4種類の5-HT受容体サブタイプにおいて、約50％阻害を実現する薬量が決定された。これらの薬量を2頭のマカクザルに全身投与し報酬価値の時間割引課題を実施すると、4種類の受容体サブタイプの中で5-HT4受容体が阻害された時に行動の拒否が増加する傾向が示された。そこで報酬価値割引の数理モデルを用いて行動評価すると、時間割引係数の増加に反映されていた。行動の結果はヒトのセロトニン枯渇操作でみられる衝動性の上昇と矛盾しない結果であった。今後は例数を増やし、詳細な行動変化を確認し、結果がまとまった段階で論文化する予定である。

Current Status of Research Progress

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

Reason

本年度は、PETイメージングによる薬量の定量評価と数理モデルによる行動テスト評価を事前に確立していたことと、動物の健康状態も良く行動テストを進められたので、実験計画通りおおむね順調に進展した。

Strategy for Future Research Activity

2023年度は、2022年度に行った行動テストのサンプル数を増やし、セロトニン伝達阻害によって生じる効果を明確にする。そのため、これまでの実験計画を遂行できるように動物の健康管理、行動の安定化に務める。実験試薬をはじめ、機材関係の価格高騰や納品の遅れが目立っているので、2023年度に必要でかつ、納品に時間がかかる物品については、早めにリストアップして購入し、実験が円滑に進められるように準備する。また2023年度以降の実験計画を遂行する上で、2022－2023年度の実験結果を論文として報告することが重要であるため、2023年度は論文作成にも注力する。

Causes of Carryover

本年度の実験計画がおおむね順調に進み、実験消耗品の購入が最小限で済んだため、次年度の物品購入や論文校閲、投稿費用に割り当てることにした。