神経科学：マウス線条体におけるドーパミンとアセチルコリンの内因性の動態
Nature 621, 7979 doi: 10.1038/s41586-023-05995-9
食物や金銭などの外的報酬は、行動の強力な修飾要因である。先駆的研究によって、こうした顕著な感覚刺激が、ドーパミン（DA）やアセチルコリン（ACh）といった神経修飾物質を産生するニューロンの持続的な発火を一時中断させることが確立されている。すなわち、中脳のDAニューロン（DAN）は活動電位をバースト発火して線条体のDAレベルを広範囲に上昇させ、同時に、線条体のコリン作動性介在ニューロン（CIN）はその発火の特徴的な一時停止を起こす。これらの一過的応答が独特で時間的に限られた条件を生み出し、行動を動機付けて学習を促進すると考えられている。しかし、明確な報酬状況以外でのDAやAChの動態は、ほとんど分かっていない。今回我々は、マウスの背側線条体で、細胞外のDAとAChのレベルは、約2 Hzの周波数で自発的・周期的に変動しており、それらの相対的な時間関係は報酬時に起きるのと同じ関係を維持していることを示す。この神経修飾的な協調は、線条体内のDAとAChの間の直接的な相互作用から生じるものではないことが分かった。そうではなく、線条体DAの周期的変動は中脳のDANの活動から引き継がれる一方、線条体AChの一過的変動はグルタミン酸作動性の入力に駆動されるもので、これがCINのスパイク発火を局所的に同期させるよう働いていることを示す証拠が得られた。まとめると今回の知見は、線条体の神経修飾物質の動態が、線条体外からの分散した求心性入力によって自律的に構成されていることを示している。DAとAChの内因性の律動の優位性は、報酬関連の神経動態がどのように出現し、脳が内側からどのように行動を動機付けて学習を促しているかの説明に、新たな手掛かりを与えるものである。
