特定神経回路の機能を解析する新手法の開発と応用

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哺乳類の行動発現機構を理解するためには,局所的な神経回路のみならず,脳領域間の機能的な神経結合を考慮に入れた統合的な研究が不可欠である。本研究の目的は,脳領域間をつなぐ投射線維によって構成される特定神経回路の働きを調べる統合的手法を開発することである。本年度は,眼球や定位運動の制御に関して大脳皮質からの多様な入力を受け取る上丘における意思決定機能の神経回路に着目して以下の2つの研究を行った。(1)課題難易度の異なる左右レバー選択課題におけるラット上丘の働き…ラット上丘が左右レバー選択課題において行う定位行動(首や体躯を左右のどちらかに向ける)に果たす役割を調べるために,上丘に対する電気刺激を行い,大脳皮質1次運動野に対する刺激と比較した。その結果,1次運動野に対する電気刺激が主として刺激と反対側の首の筋収縮を起こすものであるのに対し,上丘に対する電気刺激が対側方向への移動を伴う「まとまった」運動を誘発することを確認した。(2)眼球運動の実行/抑制の意思決定過程におけるサル上丘の働き…意思決定に関する脳内過程を視覚化・定量化できるように独自に開発した「仮想意思決定関数」が多次元脳内情報を扱えるように拡張し,上丘における多次元情報(刺激位置およびgo/no-go選択)をどの程度予測できるかを検証した。その結果,上丘では両者ともに関する脳内情報が反映されていること,かつ前者に関する予測が平均62ミリ秒後で可能なのに対し,後者に対する予測は平均150ミリ秒後となっており,同一ニューロン群内で2つの異なる情報が異なる時間において表現されていることがわかった。