沖縄科学技術大学院大学（OIST）の研究チームは、反転学習中のマウスの線条体における化学信号をマッピングした研究において、脳の重要な領域で神経伝達物質であるアセチルコリンが急増することが、期待していた報酬が得られなかった際に、それまで報酬を得ていた選択肢をマウスが放棄する手助けをしていることを突き止めました。
沖縄科学技術大学院大学（OIST）の研究者らは、Y字型の仮想現実迷路で一方のルートを選択すると報酬が得られるようマウスを訓練しました。警告なしに報酬の条件を反転させた際、それまで報酬が得られていたルートを選択したマウスは、報酬が得られないという予期せぬ結果に直面しました。研究チームは、この結果が背側線条体全体におけるアセチルコリン活性の上昇と関連していることを突き止めました。遺伝子コード化されたアセチルコリンセンサーと2光子励起顕微鏡法を用いた研究の結果、報酬が得られた場合にはアセチルコリン信号が一時的に減少し、反転後に報酬が得られなかった場合には、より広範囲に信号が増加することが報告されました。この増加の大きさは、期待した報酬が得られなかった後にマウスが反対側のルートに切り替える「lose-shift（敗北後の転換）」戦略をとるかどうかを予測する指標となりました。チームが線条体のコリン作動性介在ニューロンを抑制したところ、マウスの「lose-shift」行動が減少したことから、この行動の柔軟性においてアセチルコリンのシグナル伝達が因果的な役割を果たしていることが示唆されました。本研究のシニアオーサーであるジェフリー・R・ウィッケンズ氏らは、この結果により、環境の変化に応じて行動を変える際に線条体のアセチルコリンの動態がどのように寄与しているかが明確になると述べています。著者らはまた、これらの知見が、依存症や強迫性障害の儀式といった症状に見られる、硬直的で習慣的な行動を理解するためのメカニズム的な枠組みを提供すると主張しています。本研究は2025年12月17日付けの『Nature Communications』誌に掲載されました。
