Elucidation of the neural mechanism based on serotonin in the functional difference between the orbitofrontal cortex and the medial prefrontal cortex

阐明基于血清素的眶额皮质和内侧前额皮质功能差异的神经机制

• 批准号: 22H02736
• 负责人: 宮崎 勝彦
• 金额: $ 10.9万
• 依托单位: Okinawa Institute of Science and Technology Graduate University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22H02736/
• 关键词: セロトニン; カルシウムイメージング; 光遺伝学; 前頭眼窩野; 内側前頭前野

本研究は、セロトニンがどのように前頭眼窩野と内側前頭前野に働きかけることで両領域の機能差を生み出しているか、その神経機構を明らかにすることを目的に計画された。両領域とセロトニンの関与が示唆される複数の課題を同一マウスに学習させ、両領域の神経活動を計測しながら、セロトニンの光操作および細胞外濃度計測を行う。変化する環境の中で柔軟に適応するために両領域はどのようなダイナミクスでセロトニン神経系の制御を受けるか？その神経機構を解明する本研究は、セロトニンが私達の心と行動にどのように関わるのかを知る上で重要な手掛かりとなる。令和４年度は、マウスの前頭眼窩野にAAV-hsyn-GCaMP7fを注入し、小型蛍光顕微鏡カメラを用いて遅延報酬課題遂行中の神経活動計測に成功した。その結果、約20％の神経細胞が餌報酬が出るまでの遅延時間中に応答することが明らかになった。背側縫線核のセロトニン神経細胞は、我々のこれまでの研究から遅延報酬を待っている期間に活動を強めることが明らかになっているが、遅延期間中に応答する前頭眼窩野の神経活動はセロトニンの影響を受ける可能性が高いことが示唆された。また、Tph2-tTAとTetO-GCaMP6sを持つダブルトランスジェニックマウス（Tph2-GCaMPマウス）を用いて、遅延報酬課題遂行中マウスから背側縫線核セロトニン神経活動のファイバーフォトメトリー計測を行った。その結果、報酬待機中の神経活動は将来報酬の確率に依存することが明らかになった。

这项研究旨在阐明5-羟色胺如何与额叶和内侧前额叶皮层相互作用的神经机制，以及它如何在两个区域之间产生功能差异。相同的小鼠训练多个任务，这些任务表明均参与了区域和5-羟色胺，并且在测量两个区域的神经活性时，进行了羟色胺的光感和细胞外浓度测量。两种区域都经历了5-羟色胺神经系统控制以在不断变化的环境中灵活地适应什么动态？这项阐明这种神经机制的研究为5-羟色胺如何参与我们的思想和行为提供了重要的线索。在2022年，将AAV-HSYN-GCAMP7F注射到小鼠的额轨道区域中，并使用小型荧光显微镜摄像头在延迟奖励任务中成功测量了神经活动。结果表明，在产生喂养奖励之前的延迟时间内，大约有20％的神经元反应。在等待延迟奖励的期间，已经证明背侧raphe核中的5-羟色胺神经元可以增强活性，但表明在延迟期间额叶轨道区域的神经活动可能受到5-羟色胺的影响。此外，使用双重转基因小鼠（TPH2-GCAMP小鼠）进行TPH2-TTA和TETO-GCAMP6S的小鼠进行了背侧Raphe核5-羟色胺神经元活性的纤维光度测量。结果表明，等待期间的神经活动取决于未来奖励的可能性。

项目成果

Serotonin mechanism for regulating reward waiting behavior

调节奖励等待行为的血清素机制

• 发表时间: 2023
• 作者: Takamiya Shogo;Shiotani Kazuki;Ohnuki Tomoya;Osako Yuma;Tanisumi Yuta;Yuki Shoko;Manabe Hiroyuki;Hirokawa Junya;Sakurai Yoshio;宮崎勝彦
• 通讯作者: 宮崎勝彦