東京医科歯科大学のアライン・リオス助教らの研究グループは13日、玉川大学グループとの共同研究で、最近の成功経験が大脳基底核の黒質や線条体の神経細胞の行動に関わる活動を増強するプロセスをつきとめた。

黒質ドーパミン細胞はドーパミンを介して線条体の直接路細胞を興奮させ、間接路細胞を抑制すると考えられている。しかし、過去の成功経験に由来する報酬への期待が大脳基底核による行動の最適化の仕組みにどう影響を与えるのかは不明なままであった。

研究グループは、ラットに前肢でレバーを押すか引くかの行動を選択させ、各行動の直後に報酬（甘い水滴）を確率的に与える行動課題を学習させた。例えば、レバーを押すと確率７０％で報酬を得られるが、引いても確率１０％で報酬を得られる設定では、ラットは試行錯誤の末にレバーを押すことを選択するようになる。

その結果、大脳基底核の投射細胞の行動関連活動は報酬の期待で高まり、結果関連活動は細胞型や部位により異なって増減することが判明した。

研究グループは「行動の最適化を担う脳の仕組みが損なわれてしまうと、例えば特定の行動に拘りすぎ、行動の切り替えがうまくできなくなる。今回の研究成果は、そのような精神・神経疾患の新たな理解や治療法の開発につながることが期待される」としている。

※大脳基底核：線条体、淡蒼球、黒質などの神経核（神経細胞の集まり）から構成される。大脳皮質や視床や脳幹と結び付いて、運動調節、学習、動機づけなどの機能を担う。線条体の直接路と間接路はほぼ１：１の割合で存在する淡蒼球や黒質（網様部）への出力経路である。直接路は大脳皮質の活動を進める「アクセル」、間接路は大脳皮質の活動を抑制する「ブレーキ」のような働きがあると考えられている