感覚入力から摂食行動に至る神経回路機構の解明～嗅覚系をモデルにして～

阐明从感觉输入到进食行为的神经回路机制 - 以嗅觉系统为模型 -

• 批准号: 18J21358
• 负责人: 塩谷 和基
• 金额: $ 1.79万
• 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: 2018
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2018-04-25 至 2021-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-18J21358/
• 关键词: Tenia Tecta; 嗅覚; 嗅皮質; 内側前頭前野; 食行動; 電気生理; 神経回路; マルチニューロン; 摂食行動; 光遺伝学; オペラント条件付け; medial prefrontal cortex; 神経科学

匂いを手掛かり刺激とした2種類の学習行動課題（餌報酬を用いるeating/no-eating学習行動課題、水報酬を用いるGo/No-Go学習行動課題）を遂行しているマウスからわずか0.15立方ミリと非常に小さな領域であるTenia Tecta (TT) ニューロンの活動の記録を行った。TTニューロンが匂いを手掛かりとした目標指向的行動においてどのような発火パターンを示すのかについて詳細に解析した。その結果、TTニューロンの活動は、匂いの違いよりも、課題中の行動状態で大きく変化した。また、個々のニューロンは特定の行動状態に特異的に応答しており、そのようなニューロンを多数集め活動を並べてみると、課題中の行動状態の全てをカバーするように応答していることが分かった。つまり、謎の微小領域であったTTが、単に匂いの情報処理だけでなく、匂いに基づく多様な行動状態をコードしているという新たな事実を発見した。これらは、TTニューロンが単に嗅球のボトムアップからの匂い情報をコードしているだけではなく、内側前頭前野(medial prefrontal cortex, mPFC) などからのトップダウンの入力を受けることが示唆される。この成果を論文にまとめ、国際誌に掲載した。さらに、光遺伝学を用いて、匂いで惹起される摂食行動に対するTTの関与や、mPFCからTTへの入力の役割をさらに検証し、詳細に解析を行うことで、TTを含む嗅皮質回路とmPFCを中心とした摂食モチベーション回路間での情報処理を明らかにし、感覚入力が摂食行動のトリガーを引く神経回路メカニズムに迫ることができる。

仅 0.15 立方毫米的小鼠使用气味作为提示刺激执行两种类型的学习行为任务（使用食物奖励的吃/不吃学习行为任务和使用水奖励的进行/不进行学习行为任务）。 Tenia Tecta (TT) 神经元位于一个非常小的区域。我们使用气味线索详细分析了 TT 神经元在目标导向行为中的放电模式。结果，TT 神经元的活动根据任务期间的行为状态而变化比根据气味更显着。此外，每个神经元都会对特定的行为状态做出专门的反应，当我们收集大量这样的神经元并将它们的活动排列起来时，我们发现它们的反应方式涵盖了任务期间的所有行为状态。换句话说，我们发现了一个新事实：神秘的微区TT不仅能处理气味信息，还能编码多种基于气味的行为状态。这些发现表明，TT 神经元不仅从嗅球自下而上编码气味信息，而且还接收来自内侧前额叶皮层 (mPFC) 等区域的自上而下的输入。研究结果被汇编成论文并发表在国际期刊上。此外，我们将利用光遗传学进一步验证TT在气味诱导的进食行为中的参与以及mPFC对TT的输入作用。通过阐明以mPFC为中心的进食动机回路和mPFC之间的信息处理，我们可以得到更接近感觉输入触发饮食行为的神经回路机制。

项目成果

嗅皮質亜領域ごとに異なる、匂い－行動シーン応答

气味行为场景反应因嗅觉皮层分区而异

• 发表时间: 2020
• 作者: Tanisumi,Y.;Shiotani;K.;Osako;Y.;Ohnuki;T.;Takamiya;S.;Hirokawa;J.;Sakurai;Y. and Manabe;H.;門之園 哲哉;塩谷和基・谷隅勇太・廣川純也・櫻井芳雄・眞部寛之;門之園 哲哉;門之園 哲哉;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

マウスの風味評価行動課題の確立

小鼠风味评价行为任务的建立

• 发表时间: 2018
• 作者: Fumikazu Morimura;Rajnish Tiwari;& Stephan Buse;Riyo Kadota,;Mayumi Fukunaga;塩谷和基・廣川純也・櫻井芳雄・眞部寛之
• 通讯作者: 塩谷和基・廣川純也・櫻井芳雄・眞部寛之

風味弁別に内側前頭前野が重要な役割を果たす

内侧前额叶皮层在味道辨别中发挥重要作用

• 发表时间: 2020
• 作者: Tanisumi,Y.;Shiotani;K.;Osako;Y.;Ohnuki;T.;Takamiya;S.;Hirokawa;J.;Sakurai;Y. and Manabe;H.;門之園 哲哉;塩谷和基・谷隅勇太・廣川純也・櫻井芳雄・眞部寛之
• 通讯作者: 塩谷和基・谷隅勇太・廣川純也・櫻井芳雄・眞部寛之

Tuning of ventral tenia tecta neurons of the olfactory cortex to distinct scenes of feeding behavior

嗅觉皮层腹侧顶盖神经元的调节以适应不同的进食行为场景

• DOI: 10.1101/455089
• 发表时间: 2018
• 期刊: bioRxiv (preprint)
• 作者: Kazuki Shiotani;Hiroyuki Manabe;Yuta Tanisumi;Koshi Murata;Junya Hirokawa;Yoshio Sakurai;Kensaku Mori
• 通讯作者: Kensaku Mori

Visually-evoked choice behavior driven by distinct population computations with non-sensory neurons in visual cortical areas

由视觉皮层区域非感觉神经元的不同群体计算驱动的视觉诱发选择行为

• DOI: 10.1101/2020.06.15.151811
• 发表时间: 2020
• 期刊: bioRxiv (preprint)
• 作者: Osako Yuma;Ohnuki Tomoya;Tanisumi Yuta;Shiotani Kazuki;Manabe Hiroyuki;Sakurai Yoshio;Hirokawa Junya
• 通讯作者: Hirokawa Junya