オペラント学習進行に伴う大脳皮質－基底核回路における並列ループの機能シフトの解明

阐明大脑皮层基底神经节回路中平行环路随着操作性学习的进展而发生的功能转变

• 批准号: 15J00807
• 负责人: 相馬 祥吾
• 金额: $ 1.91万
• 依托单位: Tamagawa University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2015
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2015-04-24 至 2018-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-15J00807/
• 关键词: 目標指向行動; 習慣的行動; 大脳皮質-基底核回路; 機能シフト; 左右ペダル課題; 一次運動野; 二次運動野

動物は、学習により目的に応じた適切な行動を獲得し（目標指向行動）、その適切な行動はやがて習慣化する（習慣的行動）。この行動適応の進行に伴い、目標指向行動の形成を担う「前頭前野系ループ（前頭前皮質－背内側線条体ループ）」から習慣化への転換を担う「運動系ループ（感覚運動皮質－背外側線条体ループ）」への機能シフトが生じると考えられているが、その全貌は未解明のままである。機能シフトの解明には、大脳皮質-基底核回路において各脳領域を正確に同定した上で細胞外記録することが必須である。本研究では、高空間解像度で電極を操作可能であり、かつ、光遺伝学的手法などと組み合わせることも容易にできる頭部固定下動物を用いた実験系を構築した。初年度に確立した行動課題（左右ペダル課題）を利用し、「運動系ループ」への機能シフトが生じた後の運動野の神経細胞の対側・同側情報表現について調べた。この課題において、頭部固定されたラットは左右の前肢でペダルを適切に操作することで報酬を獲得する。ラットは左右のペダルを下方へ一定時間押し込み、その後、自発的に片方のペダルを選択する（ペダルから前肢を離す）ことで報酬を得る。課題には右ペダル－報酬ブロックと左ペダル－報酬ブロックの2つのブロックがあり、ラットは文脈依存的にペダルを選択する必要がある。これにより、ラットは左右の前肢を独立して動かすこととなり、「運動系ループ」の一部を担う運動野の神経細胞が対側・同側の情報をどのように表現しているかを明らかにすることができる。左右ペダル課題遂行中のラットの一次運動野と二次運動野から多細胞同時神経活動記録を行った結果、一次運動野の神経細胞は、対側の前肢の運動情報を表現しており、一方、二次運動野の神経細胞は前肢の運動を両側性に（対側・同側ともに）表現していることを明らかとした。

Animals learn to act appropriately (purpose-directed action), and act appropriately (habituated action). This action adaptation process is accompanied by the formation of goal-oriented actions, and the habituation process is responsible for the transformation of the motor system (sensory motor cortex-dorsal outer stone-like striations). The correct identification of extracellular recording in all areas of the cortical basal nucleus circuit is essential for understanding the function of the brain. In this study, high spatial resolution electrode manipulation is possible, and optical genetics techniques are used to construct a system for head fixation of animals. In the beginning of the year, we established the action topic (left and right topic), and used the function of "sports system" to adjust the information performance of sports field and brain cells. The subject of this article is to fix the head and the left and right forelimbs, so as to obtain the salary. The right and left sides of the film are selected for a certain period of time, and the right and left sides are selected for a certain period of time. The topic is to select the right-and left-hand compensation options, and to select the context-dependent options. A part of the motor system is responsible for the motor field of the brain cells, and the information on the same side is displayed in the middle of the system. The results of simultaneous multi-cell neurologic activity recording in the primary and secondary exercise fields show that the neurons in the primary exercise field show the movement information of the opposite forelimbs, and the neurons in the primary and secondary exercise fields show the movement information of the opposite forelimbs.

项目成果

特集 記憶ふたたび 9.オペラント条件づけで脳を探る

特色：恢复记忆 9. 通过操作性条件反射探索大脑

• DOI: 10.11477/mf.2425200396
• 发表时间: 2016
• 期刊: 生体の科学
• 作者: Takao M;Takada M;Ogata K;Suzuki M;Yoshida y Mihara B;Ito S;Nogami A;Funabe S;Hatsuta H;Kawai M;Murayama S,. Haga T;Kitamoto T.;相馬 祥吾，川端 政則，礒村 宜和
• 通讯作者: 相馬 祥吾，川端 政則，礒村 宜和

前脳基底部コリン作動性システムの長期記憶想起への貢献

基底前脑胆碱能系统对长期记忆检索的贡献

• 发表时间: 2015
• 作者: 相馬 祥吾;末松 尚志;苅部 冬紀;藤山 文乃;七五三木聡
• 通讯作者: 七五三木聡

前肢協調運動の神経基盤を探るための新規行動課題

探索前肢协调神经基础的新颖行为任务

• 发表时间: 2016
• 作者: 相馬祥吾;齊木愛希子;吉田純一;川端政則;酒井裕;礒村宜和
• 通讯作者: 礒村宜和