マウスを使った研究から得られた新たなデータによると、中脳のドーパミン産生神経細胞、すなわちドーパミン作動性ニューロンは、短期記憶における情報の一時的な保存に役割を果たしている可能性があるという。
この発見は、これまで主に報酬処理と運動制御に機能すると考えられてきたこれらの神経細胞に関する従来の理解に疑問を投げかけるものである。
この研究は健康なマウスで行われたが、研究者らは、これらの結果は、神経変性疾患の根本的なメカニズムをよりよく理解する上で重要な意味を持つ可能性があると述べている。 パーキンソン病ドーパミン作動性ニューロンの死が顕著な特徴である。
「パーキンソン病では、中脳ドーパミンニューロンが死滅し、運動障害を引き起こします。…しかし、この病気は高次認知機能にも影響を及ぼす可能性があり、これは中脳ドーパミンニューロンの死と関連している可能性があります」と、日本の研究機関である理化学研究所脳神経科学研究センターの藤沢成義博士は、 ニュース記事 調査結果について。
研究、 “腹側被蓋野ドーパミンおよびGABAニューロンの記憶特異的符号化活動」がジャーナルに掲載されました イーライフ。
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マウスのドーパミン作動性ニューロンをテストするために記憶誘導迷路が使用される
パーキンソン病は、 ドーパミンニューロン ドーパミンは運動機能に加え、報酬や意思決定、短期記憶の更新などの高次認知機能を制御します。
その結果、パーキンソン病の患者は、よく知られている症状だけでなく、 運動症状 震え、動きの遅さ、硬直だけでなく、 非運動症状記憶、意思決定、 感情を認識する。
「人間の高次認知機能は、神経科学の最も謎に包まれた領域の一つです」と藤沢氏は言う。「特に、神経ネットワークが高次認知機能をどのようにサポートしているかは非常に興味深い問題です。私は、これらのメカニズムを解明することに興味があります。」
たとえば、中脳の腹側被蓋野にあるドーパミン作動性ニューロンは短期記憶、つまり少量の情報を蓄えて短時間利用できるようにしておく能力に関与していることが知られています。しかし、その反応はこの種の情報を実際に保持するには遅すぎると考えられていました。
さらに詳しく知るために、藤沢氏のチームは光遺伝学、つまり光を使って特定のニューロンのオン・オフを切り替える技術に着目した。研究者らはその後、記憶誘導T字型迷路課題を実行するマウスのニューロンの活動を記録しました。
「中脳ドーパミンニューロンが [short-term] 「ワーキングメモリがどのように機能するかはこれまでわかっていませんでした」と藤沢氏は言う。「だからこそ、ワーキングメモリ課題中にドーパミンが記憶の符号化にどのように関与しているかを解明することに興味があったのです。」
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短期記憶に関与するのは前頭前野だけでなく中脳である
マウスはT字型迷路、つまり文字Tの形をした3本の腕を持つ迷路に配置され、視覚的な手がかりを迷路の片方の腕にある報酬と関連付けるように訓練されました。手がかりはT字交差点の少し手前に現れ、マウスが正しい腕を選ぶにはそれを覚えておく必要がありました。
マウスが記憶遅延中に左に曲がるか右に曲がるかを決めているとき、つまり視覚的な合図から左腕か右腕かを決めるまでの時間の間に、腹側被蓋野のドーパミン作動性ニューロンの一部が異なった発火をした。異なるパターンは、報酬の履歴や走行速度ではなく、記憶に基づく決定に依存していた。
「このタイプの神経計算は前頭前野で行われるはずですが、中脳も関与していることが分かりました」と藤沢氏は語った。
この証拠は、 [neurons] … で [a midbrain region] 意思決定における短期記憶をサポートする内部生成信号をエンコードします。
視覚的な手がかりをT字路から遠くに置くと、マウスが正しい選択をする割合が減少した。研究者によると、これは「現在の課題における意思決定をサポートする上での記憶の重要な役割を浮き彫りにする」という。
さらに研究チームは、「記憶課題の遅延期間における軌跡特有の反応は、意思決定行動に結びついた短期記憶表現を反映している可能性がある」と指摘した。
この結果は「走るスピード、運動、動機づけに関連するシグナル伝達の違いでは説明できない」と研究者らは記している。
「この証拠は、 [neurons] … の中に [ventral tegmental area] 「意思決定における短期記憶をサポートする内部生成信号をエンコードする」と研究者らは結論付けた。
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#ドーパミン作動性ニューロンは短期記憶に役割を果たすマウス研究
2024-07-16 14:03:22