先端的光計測・光操作技術による期待外れを乗り越える意欲の神経機構の解明

利用先进的光学测量和光学操纵技术阐明克服令人失望的期望的动机的神经机制

基本信息

批准号：
20H03547
负责人：
小川正晃
金额：
$ 11.4万
依托单位：
Kyoto University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
财政年份：
2020
资助国家：
日本
起止时间：
2020-04-01 至 2023-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20H03547/
关键词：
意欲光遺伝学報酬

项目摘要

ヒトは、現状より高い目標を設定し、期待通りに行かない期待外れの場合にも、その目標を諦めるよりは、むしろ逆に乗り越えようとすることで、将来の成功に繋げる。この意欲が不足すると社会的に適応できない。しかし、期待外れを乗り越える意欲を担う神経機構は解明されていない。本研究は、光による、先端的な神経活動計測法や神経活動の操作法を開発・導入することによって、その神経機構を解明する。具体的には本研究は、報酬系の主な要素で従来は期待外れに対して行動を弱化する過程に重要とされてきた中脳ドパミン細胞が、期待外れを能動的に乗り越える意欲を担うことを、ラットを用いて明らかにする。本研究の具体的目標は、第一に、新規ドーパミン細胞活動の性質の意義を明らかにすることである。そのために、初年度に確立した、小型の埋め込み型蛍光顕微鏡を用いた中脳ドパミン細胞からの１細胞レベルのカルシウムイメージング技術を用いて、不確実な報酬を求める行動課題を遂行中ラットの神経活動計測を進めた。期待外れが生じる瞬間に細胞内カルシウム量が増加する新規ドーパミン細胞の存在を確認し、そのデータ解析を進めた。また、中脳内のどの場所に新規ドパミン細胞が多いのか詳細に調べた。また、報酬消去課題やパブロフ型課題などの行動課題を確立し、状況特異的にその活動がどう変化するのかについて検討した。さらに、1細胞レベルで多数のドパミン細胞の活動を同時に計測するために、複数平面のカルシウムイメージング法のための機器セットアップを終えた。第二の目標は、新規ドパミン細胞の活動が行動に果たす神経回路メカニズムを解明することである。その目標に向けて、新規ドパミン細胞の活動増加が期待外れを乗り越える行動に果たす役割を解明するための課題において、ドパミン神経回路特異的に光遺伝学法を導入し、その因果的役割を解明した。

人们设定的目标高于当前的目标，即使事情没有按预期进行并且令人失望，他们也不会放弃这些目标，而是努力克服它们，这将带来未来的成功。如果缺乏这种动力，人们就无法适应社会。然而，负责克服令人失望的期望的动机的神经机制尚未阐明。这项研究旨在通过开发和引入利用光测量神经活动和操纵神经活动的尖端方法来阐明神经机制。具体来说，这项研究表明，中脑多巴胺细胞是奖励系统的主要元素，传统上被认为在应对令人失望的期望的弱化行为过程中很重要，它负责积极克服令人失望的期望的动机。用老鼠来澄清这一点。本研究的具体目标首先是阐明新型多巴胺细胞活性本质的意义。为此，我们使用了第一年建立的中脑多巴胺细胞的单细胞水平钙成像技术，使用小型植入式荧光显微镜来研究执行寻求不确定奖励的行为任务的大鼠的神经活动。。我们确认了新的多巴胺细胞的存在，其细胞内钙水平在失望发生的那一刻增加，并进行了数据分析。我们还详细研究了中脑中存在许多新多巴胺细胞的位置。我们还建立了奖励消除任务和巴甫洛夫任务等行为任务，并研究了它们的活动如何根据情况而变化。此外，我们完成了多平面钙成像的设备设置，以便在单细胞水平上同时测量大量多巴胺细胞的活性。第二个目标是阐明新的多巴胺细胞活动影响行为的神经回路机制。为了实现这一目标，我们引入了一种专门针对多巴胺神经回路的光遗传学方法，以阐明新多巴胺细胞活性增加在克服失望行为中的因果作用。

项目成果

期刊论文数量（10）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

SKプロジェクト・システム神経回路研究グループ

SK项目系统神经回路研究组

DOI：
发表时间：
期刊：
影响因子：
0
作者：
通讯作者：

A potential role of mesolimbic dopamine system in overcoming omission of expected reward

中脑边缘多巴胺系统在克服预期奖励遗漏中的潜在作用

DOI：
发表时间：
2021
期刊：
影响因子：
0
作者：
Seiya Ishino;Gideon Sarpong;Taisuke Kamada;Hisa Mukohira;Reo Tsukasa;Yulong Li;Naoki Honda;Kenta Kobayashi;Naoki Oishi & Masaaki Ogawa
通讯作者：
Naoki Oishi & Masaaki Ogawa

北京大学(中国)

北京大学（中国）