運動が行動課題遂行中の内的状態に及ぼす効果とそのメカニズムの解明

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本研究では、運動による課題遂行能力向上のメカニズムを解明するために、運動が内的状態に関与する脳領域（縫線核、黒質、線条体、扁桃体）の活動を変化させ、意欲や粘り強さ、動機づけといった内的状態を変化するのか明らかにする。そのため、運動で縫線核、黒質、線条体、扁桃体の神経細胞が活動するのか、さらには運動時に活動する神経細胞は課題遂行中にも活動するのかについて、アデノ随伴ウイルスベクターを静脈注射し、神経活動依存的に蛍光タンパク質であるGFPもしくはｍCherryを発現するように遺伝子操作し、同一個体で異なる２つの刺激で活動した神経細胞を別々に標識する技術により検証する。当該年度では、運動させていないマウスにノーズポークし続けると報酬が獲得できるという課題を学習（強化学習）させる行動実験系を確立した。２-３秒間のノーズポークによる報酬獲得は容易にできるようになったが、５秒間のノーズポークができるようになるまでには数日を要した。このことから５秒以上のノーズポークができるようになったことを学習成立と評価することとし、またノーズポークし続けた時間を計測することで、意欲や粘り強さといった内的状態を定量することが可能となった。さらに、神経活動依存的にGFPを発現する遺伝子操作技術により、自発的な運動で活動した神経細胞を標識したが、縫線核、黒質、線条体、扁桃体および運動野においてGFP陽性細胞の増加は認められなかった。自発的運動と強制運動では学習に異なる効果が報告されていることから、当該年度ではトレッドミルによる強制運動を行うことができるようにした。