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～

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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。