適切な行動選択の神経基盤を「意思決定から行動制御まで」つなげて理解する

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動物は行動を通して外界に作用していくことでのみ、生存確率や子孫繁栄の確率を高めていくことができるため、適切な意思決定により、よりよい行動を選択・遂行していくことは脳の最も重要な機能の一つである。これまでの研究により、互いに神経連絡を持つ複数の脳領域が行動選択時の意思決定に関与していることが示唆されてきた。しかし、それらの脳領域での意思決定に関わる神経活動が、最終的にどのように行動出力を制御するのか、その神経メカニズムは明らかになっていない。これを明らかにするため、本研究では、電気生理学的手法、光遺伝学的手法、ウィルストレーシング法を組み合わせ、意思決定に関わる脳領域から行動出力領域へと伝達される神経活動を記録し、また活動操作する。本研究課題では、頭部固定マウスが歩行運動を用いて報酬を取りに行く行動課題を用いる。そのため、まず、脳幹や大脳皮質の様々な領域において、光遺伝学的手法を用いた刺激により歩行を誘発できる領域を探索した。その結果、刺激により歩行・走行運動を誘発できる領域を複数同定した。次に、歩行運動を用いて報酬を取りに行く行動課題を遂行中のマウスにおいて、これらの歩行誘発領域から電気生理学的手法を用いた神経活動記録を行った。プレリミナリーな解析では歩行運動中に活動を増加させる神経細胞が多数見つかっている。さらに、これらの歩行誘発領域の入力出力脳領域を明らかにするために、逆行性・順行性ウィルストレーサーを歩行誘発領域に注入する実験を行った。これにより、歩行運動に関わる全脳ネットワークが明らかになりつつある。