広報活動

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2014年11月21日

独立行政法人理化学研究所
文部科学省脳科学研究戦略推進プログラム
独立行政法人科学技術振興機構

危険に対して冷静かつ適切に対処できるようになるための神経回路を発見

-手綱核-縫線核神経回路によるセロトニン制御がカギ-

腹側手綱核神経細胞の活動は危険予測値を表現する図

腹側手綱核神経細胞の活動は危険予測値を表現する

ヒトも動物も、生きるためには適切に危険に対処していく必要があります。たとえば始めはネコの首輪の鈴の音を聞くとパニックですくんでいたネズミも、経験を積む事で鈴の音を聞くや否や安全なルートを探して逃げ出す事ができます。

脳科学では、こうした行動の変化は、これから体験することが、どのくらい危険かという予測値「危険予測値」に反して、実際に試行錯誤した時にそれほど危険でないような結果に終わった場合に「ほっと安心」することで、危険回避の行動様式が強化され、最も適切な危険回避行動が習得された結果だとされています。しかし、この危険予測値が脳のどこで、どのように表現され、情報として学習に利用されているかは分かっていませんでした。

理研の研究チームは、小型の淡水魚「ゼブラフィッシュ」を用いて、危険予測値が脳内でどのように表現されているかの解明に取り組みました。研究チームは、人から魚まで共通して存在する腹側手綱核(ふくそくたづなかく)という領域の働きに着目しました。実際に、危険を回避する学習である「能動的回避学習」の際には、理論的に予測される危険予測値の変化と一致した腹側手綱核の神経活動の変化を観察することができました。また、腹側手綱核からの情報の伝達経路を遮断したところ、能動的回避学習ができなくなりました。一方、ゼブラフィッシュの腹側手綱核を光遺伝学という手法を用いて人為的に活性化させると、危険を予測しているかのような回避行動が見え、危険予測値を植え付けることに成功しました。手綱核は、気分などに関わる脳内神経伝達物質であるセロトニンを分泌する縫線核の活動を調節します。これは、危険予測値の情報がセロトニンによって伝わることを示します。これらの結果から、腹側手綱核⇒縫線核神経回路が危険予測値を正しく伝えることで、パニックから抜け出して、適切な回避行動を学習できることが明らかになりました。

「危険予測値」を利用した適切な対応行動の学習ができないと、本能的なパニック反応から抜け出せなくなり、パニック障害などの疾患を引き起こすと考えられます。手綱核から伝えられた危険予測値の情報が行動様式の学習に使われる仕組みの研究が進展すれば、こうした疾患の治療法の開発につながると期待できます。

理化学研究所
脳科学総合研究センター 発生遺伝子制御研究チーム
チームリーダー 岡本 仁 (おかもと ひとし)