多細胞同時記録と光遺伝学的制御を用いた，適応行動を制御する神経回路機構の解明

利用多细胞同时记录和光遗传学控制阐明控制适应性行为的神经回路机制

基本信息

批准号：
19J20733
负责人：
谷隅勇太
金额：
$ 1.98万
依托单位：
Doshisha University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2019
资助国家：
日本
起止时间：
2019-04-25 至 2022-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本年度の成果として，適応的な行動状態の移り変わりを，脳がどのように表象するのかについての研究成果を取りまとめた．具体的には，以下２項目に取り組んだ．1) 適応行動を制御する嗅覚神経回路機構の解明Ⅰ：匂い刺激を用いた頭部固定行動課題系を用いて，嗅覚神経回路内で適応行動の実現に重要と考えられている，ventral tenia tecta（vTT）の電気生理記録を行った．その結果，個々のvTTニューロンは行動課題において，動物の移りゆく行動状態（匂い弁別時 → 報酬期待時 → 報酬獲得時）のそれぞれに特異的な応答を示すことを発見した．次に同じ課題系を用いて，この高次情報が内側前頭皮質からvTTへの入力によって供給されているかを因果的に証明するため，遺伝学的手法を組み合わせて研究を行い，この証拠となるデータを得た．さらに同じ神経回路の遺伝学的抑制が，適応行動の学習に影響を与えるデータも得た．2) 適応行動を制御する嗅覚神経回路機構の解明Ⅱ：これまで論文化してきた手法と同様にGo/No-Go課題を用いて，嗅覚神経回路内で適応行動の学習に重要と考えられる，anterior cortical amygdaloid nucleus（ACo）の電気生理記録データ収集につとめた．その結果，各領域で特異的な行動状態応答が見出されたため，未開拓であった嗅皮質内亜領域の電気生理学的特徴が世界で初めて検出されたとともに，新たな嗅覚回路の情報処理について明らかにした．そして，動物の行動シーン信号はvTT等を通じて高次領域から嗅皮質へと供給され，嗅皮質亜領域では，それらの入出力特性に依存した独自の情報処理が展開されるという「匂い機能地図」仮説を，博士研究の集大成として提案した．この仮説は，嗅覚回路上で最も謎の多い嗅皮質の新機能を提案するという意味で，嗅覚および感覚研究の未来に新たな洞察を与えるものである．

今年，我们汇编了关于大脑如何代表适应性行为状态变化的研究结果。具体来说，我们做了以下两个方面的工作。 1）阐明控制适应性行为的嗅觉神经回路机制I：使用气味刺激的头部固定行为任务系统，我们研究了腹侧顶盖，这被认为对于嗅觉神经回路中实现适应性行为很重要。 vTT）进行电生理记录。结果，我们发现单个 vTT 神经元在行为任务期间对动物的每种变化的行为状态（气味辨别 → 奖励期望 → 奖励获取）表现出特定的反应。接下来，使用相同的任务系统，为了因果地证明这种高阶信息是由内侧额叶皮层向 vTT 的输入提供的，我们使用遗传方法的组合进行了研究，为此提供了证据。数据。此外，我们获得的数据表明，相同神经回路的遗传抑制会影响适应性行为的学习。 2）阐明控制适应性行为的嗅觉神经回路机制II：使用Go/No-Go任务，与迄今为止发表的方法类似，我们将研究被认为对学习适应性行为很重要的嗅觉神经回路。致力于收集前皮质杏仁核（ACo）的电生理记录数据。结果，在每个区域都发现了特定的行为状态反应，这导致世界上首次检测到嗅觉皮层内先前未探索的子区域的电生理特征，以及嗅觉回路中新的信息处理方法。然后动物的行为场景信号从高阶区域通过 vTT 等提供给嗅觉皮层，嗅觉皮层子区域依赖于这些输入和输出特征而发展出独特的信息处理系统，我提出了这个假设。我的博士研究。这一假设为嗅觉和感觉研究的未来提供了新的见解，因为它提出了嗅觉皮层的新功能，嗅觉皮层是嗅觉回路中最神秘的部分。

项目成果

期刊论文数量（13）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Contribution of non-sensory neurons in visual cortical areas to visually guided decisions in the rat

DOI：
10.1016/j.cub.2021.03.099
发表时间：
2021-07-12
期刊：
CURRENT BIOLOGY
影响因子：
9.2
作者：
Osako, Yuma;Ohnuki, Tomoya;Hirokawa, Junya
通讯作者：
Hirokawa, Junya

Prefrontal to olfactory cortex ventral tenia tecta inputs share odor-evoked behavioral-state signals

前额叶到嗅觉皮层腹侧带顶输入共享气味诱发的行为状态信号

DOI：
发表时间：
2021
期刊：
影响因子：
0
作者：
Shiotani Kazuki;Tanisumi Yuta;Murata Koshi;Hirokawa Junya;Sakurai Yoshio;Manabe Hiroyuki;谷隅勇太，塩谷和基，大迫優真，大貫朋哉，廣川純也，櫻井芳雄，眞部寛之
通讯作者：
谷隅勇太，塩谷和基，大迫優真，大貫朋哉，廣川純也，櫻井芳雄，眞部寛之

Association of cue odor signals with predicted behavioral scene signals in piriform cortex neurons

梨状皮层神经元中线索气味信号与预测行为场景信号的关联

DOI：
发表时间：
2019
期刊：
影响因子：
0
作者：
Y. TANISUMI;K. SHIOTANI;K. MIURA;J. HIROKAWA;Y. SAKURAI;K. MORI;H. MANABE
通讯作者：
H. MANABE

Olfactory Cortex Neurons Encode Cue Odor and Predicted Behavioral State Signals

嗅觉皮层神经元编码提示气味和预测行为状态信号

DOI：
发表时间：
2021
期刊：
影响因子：
0
作者：
Yuta Tanisumi;Kazuki Shiotani;Yuma Osako;Tomoya Ohnuki;Shogo Takamiya;Junya Hirokawa;Yoshio Sakurai，Hiroyuki Manabe;谷隅勇太，塩谷和基，廣川純也，櫻井芳雄，眞部寛之
通讯作者：
谷隅勇太，塩谷和基，廣川純也，櫻井芳雄，眞部寛之

Distinct codes for odor and behavioral scene signals across olfactory cortex

嗅觉皮层的气味和行为场景信号的不同代码

DOI：
发表时间：
2020
期刊：
影响因子：
0
作者：
Yuta Tanisumi;Kazuki Shiotani;Yuma Osako;Tomoya Ohnuki;Shogo Takamiya;Junya Hirokawa;Yoshio Sakurai，Hiroyuki Manabe;谷隅勇太，塩谷和基，廣川純也，櫻井芳雄，眞部寛之;谷隅勇太，塩谷和基，廣川純也，櫻井芳雄，眞部寛之
通讯作者：
谷隅勇太，塩谷和基，廣川純也，櫻井芳雄，眞部寛之