神経修飾物質による内的な時間経過の制御と計時機構の解明

神经调节剂对内部时间流逝的控制和计时机制的阐明

基本信息

批准号：
19J01068
负责人：
鹿野悠
金额：
$ 3.08万
依托单位：
Keio 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

ドパミンは神経修飾物質の一つとして知られ、個体の運動、学習、価値判断、意欲などを制御するといった多岐にわたる機能を持つと考えられている。私はドパミンにより時間という内的な情報がいかに脳内で処理されるか、その情報は脳内ドパミン濃度のどういった変化で特徴づけられるか、個体の行動戦略にどう影響するかを調べた。私はマウスの脳内におけるドパミン濃度変化がリアルタイムで計測可能な技術（蛍光ドパミンセンサータンパクを用いたファイバーフォトメトリー）を用いた。その結果、もしマウスが予測していた報酬が手に入らなかった場合、ドパミン濃度の一過的な減少が見られたこと、そしてその減少幅は時間経過（課題構造上、動物は時間経過とともにより高確率で報酬が得られることを予測している）とともに増大していくということを、昨年度までの研究成果によって明らかにした。従来提唱されている報酬予測誤差の理論から裏付けられる結果であり、ドパミンによる価値判断における時間的側面の情報処理機構を証明することができた。今年度は、昨年度までに得られていた実験結果に基づいて、さらに多くの個体について実験を行い結果の堅牢性を示した。さらに、実験個体から得られたドパミン変動や個体の行動戦略に対して、昨年度に開始した強化学習モデルでの再現を更に発展させることに成功した。これらの研究内容を発表論文としてまとめ、bioRxivへの投稿、更には学術誌への投稿を済ませた。上記の研究成果と学術論文の草稿はbioRxiv（Shikano et al., The dopamine dip amplitude is a quantitative measure of disappointment, doi: https://doi.org/10.1101/2021.07.23.453499）にて一般に公開されており、閲覧可能である。

多巴胺被称为神经调节剂之一，被认为具有广泛的功能，例如控制个体运动，学习，价值判断和动机。我调查了多巴胺如何处理内部信息，时间，大脑中的方式，脑多巴胺水平的变化以及它如何影响个人行为策略。我使用了一项技术，该技术允许对小鼠大脑（使用荧光多巴胺传感器蛋白的纤维光度法）进行实时测量多巴胺浓度变化。结果，直到去年的研究结果表明，如果没有小鼠预测的奖励，则观察到多巴胺浓度的短暂降低，并且随着时间的推移，下降将增加（由于任务结构，动物预测它们将获得更高的奖励可能性，而随着时间的推移，它们将获得更高的奖励可能性）。该结果得到了先前提出的奖励预测错误理论的支持，并证明了基于多巴胺的价值判断的时间方面。今年，我们根据去年获得的实验结果对更多个体进行了实验，并证明了结果的鲁棒性。此外，我们成功地进一步发展了使用去年推出的强化学习模型从实验个体获得的多巴胺波动和个人行为策略的休闲可重复性。这些研究内容已汇编为已发表的论文，并提交给Biorxiv甚至学术期刊。上述研究结果和学术论文的草稿可向公众提供生物毒素（Shikano等人（Shikano等人），多巴胺倾角振幅是对失望的定量量度，doi：https：//doi.org/10.1101/2021/2021.07.23.453499），可用于查看。