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嫌悪刺激および報酬に対する背側-腹側海馬の活動

岡田, 桜 東京大学 DOI:10.15083/0002007107

2023.03.24

概要









果 の





嫌悪剌激および報酬に対する背側ー腹側海馬の活動





岡田



海馬は、動物が空間の認識や記憶の形成を行うにあたり重要な脳領域である。海馬には、動物
がある特定の場所に存在するとき特異的に活動する細胞(場所細胞)が存在することがよく知ら
れているが、近年では、さらに報酬や目的地などに依存した発火活動を示す細胞の存在も報告さ
れている。 このような行動時の活動に加えて、動物が行動した後の睡眠時や安静時には、海馬に
おいてリップルと呼ばれる高周波帯の脳波が間欠的に観察される。このリップル発生時には、場
所細胞など行動時に活動した細胞が同期的に再活性化され、記憶の固定化に重要な役割を持つこ
とが示されている。
海馬は背腹軸方向に長い形状を持つが、背側と腹側の海馬の神経連絡は解剖学的に異なる。例
えば、背側海焉が主に嗅内皮質や海馬台へ投射を持つ 一方で、腹側海罵は扁桃体や側坐核などの
領域へ投射を持つ。 また、2つの領域は機能的にも異なる役割を担うことが示唆されている。 薬
物処理や破壊実験などから、背側海馬が主に空間や文脈の情報処理に関わる 一 方で、腹側海馬は
主に不安や報酬のような情動発現に関わることが示唆されている。しかし、具体的な神経活動を
調べた先行研究の殆どにおいては、 神経活動記録は背側海馬からのみ行われてきている。 一方、
腹側海馬は脳の深部に存在し、電極や光ファイバ ー のアクセスの難度が高く、詳細な計測が殆ど
行われていない。
そこで岡田は、 i胄動に関わる要素である嫌悪刺激や報酬に対して、腹側海馬の神経細胞がどの
ように応答するか (情動記憶のコ ー ド)、 睡眠時や安静時にどのように再活性化されるか(記憶
の固定化)、 また、そのような神経活動が背側海馬とどのように異なるか比較することを目的と
し研究を行った。
岡田はまず、背側および腹側海馬の2領域からの 同時記録系の構築を行った。 記録には多数の
記録部位が並んでいるシリコンプロ ー ブ電極を用いた。そして、これらの電極を保持し、標的脳
領域に到達させることができる部品を独自に設計し、3Dプリンタを用いて作成した。 これによ
り、同側の背側及び腹側海馬の神経活動を自由行動下のラットから同時に記録することを可能に
した。
続いて岡田は、動物が嫌悪刺激及び報酬を繰り返し経験する行動試験系を構築した。 この課題
では、正しい経路を選択することで報酬を得ることができる。 また、delayゾーン直後の左右い
ずれかの位置に嫌悪剌激としてエアパフ刺激を提示した。 この課題では、エアパフ刺激通過後に
報酬を獲得できるという状況を作成することで、エアパフ刺激に対する神経活動を繰り返し記録
することを可能にした。課題遂行時に、ラットが各トライアルで正解の経路を選択した割合を比
較したところ、エアパフの有無による正解率に有意な差は見られず、正解率は8割程度に保たれ
た。 これにより、 嫌悪刺激及び報酬を繰り返し経験する行動試験系を構築できた。
次に岡田は行動試験遂行時の神経活動の解析を行った。まず、個々の神経細胞のエアパフに対
する反応性を解析した。エアパフの提示開始タイミング前後の発火率を比較し、エアパフ反応性
の細胞を定義した。同様に報酬の提示開始前後の発火率を比較し、報酬反応性の細胞を定義した。
さらに、すべての 記録細胞のうち各刺激への反応性の細胞の割合を算出し、背側海馬と腹側海馬
で比較したところ、有意な差が観察された。このことから、 背側海馬では腹側海馬に比べてより

この論文で使われている画像

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60

謝辞

本研究を行うにあたり、いつも親身にご指導・ご鞭撻いただきました、東京大学大

学院薬学系研究科薬品作用学教室教授の池谷裕二先生に、心より感謝致します。研

究に対する鋭い御指摘・御助言を賜りました。また、いつも温かい励ましの言葉を掛け

て下さり、研究生活を送る上で大きな支えでした。

研究室内でのセミナーをはじめとする議論の場において、研究に対する適切な

御指摘・御助言を賜りました、東京大学大学院薬学系研究科薬品作用学教室准教授

の小山隆太先生、東京大学大学院薬学系研究科特任准教授の竹内春樹先生、東京

大学大学院薬学系研究科薬品作用学教室助教の中嶋藍先生、松本信圭先生に心よ

り感謝致します。

本研究を遂行するにあたり、直接のご指導を賜りました東京大学大学院薬学系

研究科薬品作用学教室助教の佐々木拓哉先生に心よりお礼申し上げます。テーマの

設定から日々の実験、研究発表など様々な面でいつも親身に相談に乗ってくださいま

した。また、新たな手法の導入なども自由に取り組ませていただき多くの経験を積むこ

とができました。先生とのディスカッションを通じて、研究に対する姿勢をはじめ沢山の

ことを学ぶことができました。

博士課程を同期として共に過ごし、切磋琢磨した東京大学大学院薬学系研究科

薬品作用学教室の青木勇樹さん、安藤めぐみさん、高夢センさん、平木俊光さん、八

61

木佐一郎さん、紺野大地さんに深くお礼申し上げます。皆さんのおかげで楽しく充実

した研究生活を過ごすことができました。

同じ研究グループとして本研究をあらゆる面からサポートしていただき、多くのご

助言をいただきました東京大学大学院薬学系研究科薬品作用学教室の鹿野悠さん、

鹿山将さん、井形秀吉さん、中山亮太さん、西村侑也さん、小此木闘也さん、三宅功

朔さん、柳下晴也さん、瀧口龍之介さんに心よりお礼申し上げます。

研究生活を送る中で、あたたかいご支援をいただきました東京大学大学院薬学

系研究科薬品作用学教室の先輩、後輩の皆様に心より感謝致します。

最後になりましたが研究生活においても、私生活においても私をサポートしてくだ

さいました全ての方々に謹んで感謝の意を表し、本博士論文の結びとさせていただき

ます。

62

...

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