反応抑制を制御する霊長類ドーパミン神経回路基盤の解明:光技術を用いたアプローチ

阐明控制反应抑制的灵长类多巴胺神经回路基础：使用光学技术的方法

• 批准号: 22K20676
• 负责人: 王 亜偉
• 金额: $ 1.83万
• 依托单位: University of Tsukuba
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Research Activity Start-up
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-08-31 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22K20676/
• 关键词: 反応抑制; ドーパミン; 光遺伝学; 霊長類

我々は変化し続ける環境において、望ましくない結果を生じる行動を抑制することが求められる。この「反応抑制」と呼ばれる認知機能には、運動制御を担う大脳皮質－大脳基底核ループ回路が重要な役割を果たすことが知られている。ドーパミン神経系はこのループ回路の機能を支える主要な構成要素であるが、ドーパミン神経系がどのようなメカニズムで反応抑制を制御しているのか、また、ドーパミン神経系の活動と反応抑制の能力との因果関係は不明である。本研究では、大脳皮質－大脳基底核ループ回路の中でドーパミン入力を受け取る線条体に注目し、イメージング技術と光遺伝学技術を用い、反応抑制が求められた際に線条体に入力されるドーパミンシグナルを同定し、このドーパミンシグナルと反応抑制の能力との因果関係をヒトに近縁なマカクザルを用いて明らかにする。この問いに答えるために、本研究では以下の２つの実験を計画している。実験①:ドーパミン入力を受け取るマカクザルの線条体に注目し、反応抑制が求められた際に線条体に入力されるドーパミンシグナルをイメージング技術によって計測する。実験②:各線条体サブ領域に入力されるそのドーパミンシグナルと反応抑制の能力の間に因果関係があるのかを光遺伝学によって解析する。初年度では、１頭目のサルの課題訓練を完了させた。また、課題に関連する脳領域である線条体を同定し、ターゲット脳領域にウイルスベクター注入を行い、ドーパミンイメージング実験の記録を開始した。

在不断变化的环境中，我们需要限制会产生不良结果的行为。众所周知，负责运动控制的大脑皮层-基底神经节环路在这种称为“反应抑制”的认知功能中发挥着重要作用。多巴胺能神经系统是支持这个环路功能的主要组成部分，但是多巴胺能神经系统是通过什么机制来控制反应抑制的，以及多巴胺能神经系统的活动与其抑制反应能力之间的关系呢？因果关系未知。在本研究中，我们以大脑皮层-基底节环路中接收多巴胺输入的纹状体为研究对象，利用成像技术和光遗传学技术证明，当需要反应抑制时，纹状体接收多巴胺输入，从而识别出多巴胺。导致脑损伤的信号，并利用与人类密切相关的猕猴阐明多巴胺信号与抑制反应的能力之间的因果关系。为了回答这个问题，本研究计划进行以下两个实验。实验一：以猕猴接受多巴胺输入的纹状体为对象，利用成像技术测量需要抑制反应时输入到纹状体的多巴胺信号。实验2：我们将利用光遗传学来分析输入到每个纹状体亚区的多巴胺信号与抑制反应的能力之间是否存在因果关系。第一年，第一只猴子完成了任务训练。他们还确定了纹状体（与任务相关的大脑区域），将病毒载体注入目标大脑区域，并开始记录多巴胺成像实验。