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

通过将“从决策到行为控制”联系起来，了解适当行为选择的神经基础

基本信息

批准号：
22K06469
负责人：
村上誠祥
金额：
$ 2.66万
依托单位：
University of Yamanashi
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-04-01 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

项目摘要

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。

动物只能通过提高后代生存和繁荣的可能性来对外界采取行动，因此，通过适当的决策选择并采取更好的行动是大脑中最重要的功能之一。先前的研究表明，在选择行为时，有多个具有神经交流的大脑区域参与决策。但是，这些大脑区域中涉及的神经活动如何最终控制行为输出的神经机制尚不清楚。为了澄清这一点，这项研究结合了电生理，光遗传学和病毒追踪方法，以记录和操纵从涉及决策的大脑区域传播到动作输出区域的神经活动。在此研究主题中，我们使用了行为任务，其中固定鼠标使用步行练习来获得奖励。因此，首先，我们搜索了脑干和大脑皮层各个区域，这些区域可能会使用光遗传技术刺激诱导行走。结果，确定了可以通过刺激引起步行和跑步运动的多个区域。接下来，在执行行为任务以使用步行运动获得奖励的小鼠中，从这些步态诱导的区域进行了使用电生理技术的神经活动记录。初步分析发现大量神经元在步行过程中增加了活性。此外，为了阐明这些步态引起的区域的输入和输出脑区域，我们进行了一个实验，其中将逆行和顺行病毒示踪剂注入步态诱导的区域。这就是步行运动中涉及的整个大脑网络的清晰度。

项目成果

期刊论文数量（0）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Establishment of a behavioral task to study neural mechanisms of various types of prediction error driven behavioral adaptations

建立行为任务来研究各类预测误差驱动的行为适应的神经机制

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
Masayoshi Murakami;Tomoki Ishimaru;Kazuo Kitamura
通讯作者：
Kazuo Kitamura

Cerebellar climbing fibers convey behavioral information of multiplex modalities and form functional modules

小脑攀爬纤维传递多种模式的行为信息并形成功能模块

DOI：
10.1101/2022.08.24.505210
发表时间：
2022
期刊：
bioRxiv
影响因子：
0
作者：
Ikezoe Koji;Hidaka Naoki;Manita Satoshi;Murakami Masayoshi;Tsutsumi Shinichiro;Isomura Yoshikazu;Kano Masanobu;Kitamura Kazuo
通讯作者：
Kitamura Kazuo