複数の選択肢から価値を比較して最適な意思決定を行う際には、中脳ドーパミン神経細胞が価値評価などの報酬予測に関わることが知られています。しかし、これらの情報が脳内でどのような処理を経て行動選択へと至るのかは明らかでありませんでした。

　中脳ドーパミン領域と同様に、報酬系回路の一部である腹側線条体は運動出力に関与する神経回路とも接続しており、価値評価から行動選択に至る意思決定の脳内ネットワークのハブとして機能し得る領域です。また、腹側線条体は選択した選択肢の価値を表現することが報告されており、中脳ドーパミン領域からの投射経路がこの機能に重要であると考えられています。しかし、報酬に基づく選択肢の価値評価から行動選択に至るまでのどの局面で、この経路が機能しているのかは不明でした。

　そこで本研究ではまず、報酬に基づく意思決定課題遂行中のサル腹側線条体における単一ユニット記録を行いました。その結果、意思決定中の腹側線条体の神経活動は初期には選択肢の価値情報を表現していましたが、徐々に行動選択の情報へと表現を遷移させることが明らかになりました。次に、腹側線条体がこのような意思決定関連応答を示している最中に、腹側線条体への電気刺激や、細胞選択的に発現させたチャネルロドプシンにより腹側線条体に投射している中脳ドーパミン神経細胞の軸索末端を光刺激する実験を行いました。その結果、刺激試行では非刺激試行に比べてサルの行動選択が有意に変化することが確認されました。これらの結果は、意思決定期間中の腹側線条体におけるドーパミンシグナルが選択行動の決定に対して因果的に関与することを示唆しています。

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