「何を買うんだっけ」と「どれにしよう」を処理する2つの脳回路を明らかに -霊長類の生体脳で神経経路を可視化・操作する技術で解明、高次脳機能の理解へ大きく前進-

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 高田昌彦 霊長類研究所教授、井上謙一 同助教、南本敬史 量子科学技術研究開発機構グループリーダー、小山佳 同研究員らの研究グループは、脳の司令塔である前頭前野が関わる「作業記憶」と「意思決定」の2つの脳機能は、前頭前野から脳深部に伸びる別々の神経経路で処理されていることを初めて明らかにしました。

 脳の中でも前頭前野と呼ばれる領域は、ヒトをはじめとする霊長類で最もよく発達した部位であると同時に、老化に伴っていち早く機能低下が起こる場所の一つとして知られています。特にその中でも、こめかみの少し上あたりにある数cm程度の大きさをもつ前頭前野の背外側部は脳の司令塔としての役割を持ち、記憶、意思決定、注意、実行など、思考や行動の中心となるさまざまな機能をこの領域が担っています。例えば、買い物に出かける時に買うべきものを一旦覚えるのに「作業記憶」が、店で数ある商品から選ぶのは「意思決定」の機能が使われており、そのどちらにもこの前頭前野背外側部が関与することが知られていました。これらの機能が実行されるためには、この脳部位からの指令が他の脳部位に伝えられる必要がありますが、どの機能がどの脳部位に伝えられて処理されているかがわかっていませんでした。

 本研究では化学遺伝学という手法を使い、神経細胞の「スイッチ」のように働く人工受容体をサルの脳に導入し、導入した人工受容体を陽電子断層撮像法(PET)で可視化する技術を応用しました。その結果、前頭前野背外側部から脳深部につながる2つの神経回路を生きたサルで画像化し、2つの回路の「スイッチ」を別々に操作することにより、「作業記憶」と「意思決定」がそれぞれ別の神経経路で処理されていることを世界で初めて明らかにしました。

 本研究成果は、ヒト同様に高度に発達した脳をもつ霊長類モデル動物であるサルで脳の神経経路と機能を明らかにできることを示し、ヒトの高次脳機能の仕組みを理解するための大きなブレイクスルーとなることが期待されます。さらに、神経経路の不調が原因と考えられている精神・神経疾患(例えば注意欠如・多動症(ADHD)等)の病態理解や治療法の確立などの臨床的研究にも大きく貢献することが期待されます。

 本研究成果は、2021年6月24日に、「Science Advances」に掲載されました。

本研究の概要図
図:本研究の概要図
書誌情報

【DOI】https://doi.org/10.1126/sciadv.abg4246

【KURENAIアクセスURL】http://hdl.handle.net/2433/263918

Kei Oyama, Yukiko Hori, Yuji Naga, Naohisa Miyakawa, Koki Mimura, Toshiyuki Hirabayashi, Ken-ichi Inoue, Tetsuya Suhara, Masahiko Takada, Makoto Higuchi, Takafumi Minamimoto (2021). Chemogenetic dissection of the primate prefronto-subcortical pathways for working memory and decision-making. Science Advances, 7(26), eabg4246.

メディア掲載情報

日刊工業新聞(6月24日 21面)に掲載されました。

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