口腔顔面の動きは動物の感情を明らかにする

Sep 13, 2023

まとめ：研究者らは、マウスの指示されない口腔顔面運動の背後にあるメカニズムを解明し、動物の感情についての興味深い洞察を提供しています。

研究チームは、腹側被蓋野 (VTA) のドーパミン ニューロンの刺激が口腔顔面の動きを引き起こすことを発見しました。 さらなる調査により、報酬ベースの学習タスク中のこれらの動きには 2 つの異なるタイプがあることが明らかになりました。それは、報酬を期待したときの一時的な行動と、報酬を受け取ったときの積極的で持続的な動きです。

これらの発見は、精神的健康状態の診断および治療戦略の改善につながり、動物福祉を向上させる可能性があります。

重要な事実:

ソース：藤田保健衛生大学

動物では、移動や毛づくろいなどの動きが大脳皮質内のニューロン活動に影響を与えることが知られています。 さらに、最近の研究では、ニューロン活動のこれらの変化は特定の領域に限定されず、脳の皮質および皮質下の領域全体に広がっていることも示唆されています。

興味深いことに、報酬ベースの学習課題のために訓練された動物では、そのような自発的な動きは、指示されておらず不必要であるにもかかわらず、課題のイベントに合わせて行われ、課題中のニューロンの活動に大きく寄与している可能性があります。

特に、鼻やひげなどの口腔顔面部分の動きは、マウスの脳全体の神経活動と強い相関があることが知られています。 たとえば、刺激と報酬の関連訓練を受けたマウスは、報酬を予測する合図に従ってひげを動かし、口腔顔面の動きを示します。

しかし、脳がこれらの「指示されていない」動きを生成し、調整する根本的なメカニズムは、ほとんど不明のままです。

しかし今回、山下貴之教授率いる藤田保健衛生大学の研究チームと、共著者である生理学教室のワン・ルー・リー氏が、マウスのこうした口腔顔面運動の背後にある興味深い洞察を明らかにした。

この研究は、藤田保健衛生大学国際脳科学研究センター（ICBS）の山下貴之教授、中野隆志准教授、吉本純一郎教授らの共同研究によるもの。

2023年8月2日にCurrent Biologyジャーナルに掲載されたこの研究は、これらの非常に特徴的な口腔顔面の動きに関与する神経科学を明らかにしています。

根底にあるメカニズムを研究するために、研究者らはまずマウスのひげの動きのデータを分析した。 水舐めの報酬について十分に訓練されたマウスは、報酬を予測する合図提示の直後に急速なひげの動きを示しましたが、訓練を受けていない初心者のマウスはそのような動きを示さなかった。

これらの課題に合わせたひげの動きが、ひげの感覚を伴う課題に特有のものであるかどうかを調べたところ、研究者らは、音と報酬の関連を伴う課題でも同様のひげの動きを観察しました。

上記のタスクには水のご褒美が含まれますが、研究チームはさらに、液体のご褒美を与えずに、指示のない口腔顔面の動きを誘発する実験を実施しました。 より具体的には、研究チームは、腹側被蓋野 (VTA) のドーパミン (DA) ニューロンを刺激しました。VTA は、マウスの中脳にある、動機と報酬システムで重要な役割を果たす領域です。 その後、研究チームは、VTA DA ニューロンを刺激すると口腔顔面の動きが引き起こされることを発見しました。

この結果について、山下教授は次のように述べています。「VTA のドーパミン ニューロンは、脳の報酬処理に興味を持つ神経科学者の間で非常に人気のある細胞であり、その役割については多くの論文が発表されています。 しかし、私たちの研究は、それらの活動が口腔顔面の動きを引き起こす可能性があることを初めて報告しました。 」

さらに、機械学習を伴う広範な実験により、報酬ベースの学習タスク中に観察される 2 つの異なる口腔顔面の動き、つまり、報酬を期待したときの一時的な口腔顔面の動作と、報酬を受け取ったときの積極的で持続的な口腔顔面の動きであることが明らかになりました。

この研究はまた、ひげの一次運動野（wM1）（ひげの動きの調節に重要な役割を果たすマウス脳の領域）がこれらの運動を引き起こす原因となる役割を解明するのにも役立った。