DeepBody：新規論文から考える ⑥脳内Dopamineをin vivoで評価する蛍光発色 モニタ－ dLight (2)
Ultrafast neuronal imaging of dopamine dynamics with designed genetically encoded sensors（遺伝子コード化センサーによる超高速ドーパミン動態の神経イメージング）Patriarchi T, et al. Science. 2018 Jun 29; 360(6396): eaat4422. DOI:10.1126/science.aat4422、Open access
前回に続き「脳内Dopamineをin vivoで評価する蛍光発色 モニタ－ dLight」論文の後半を紹介する。前回も説明したように、Dopamine受容体と蛍光発色蛋白の複合体で、しかも本当に小さなマウス脳で評価するという、21世紀脳科学研究技術エッセンスの集合体のような論文である。
後半の今回はいよいよin vivoでの評価となる。
腹側被蓋野（VTA）の光遺伝子刺激により、側坐核（NAc）でのドーパミン投射をin vivo計測する
マウス脳へのファイバー刺入位置の略図（Fig．3．A）とVTAでの光遺伝子法（optogenetics）のレーザー光の周波数を5、10、20Hzと変化させ、NAcでのDopamine量（実際にはCa流イメージング）がそれに対応して変化する（Fig.3.AからD）。加えて、D1DR阻害薬や再取込み阻害薬でのin vivo Dopamine量の変化も見ている（図は省略）。あるいはVTAにおけるGABA作動性神経の光遺伝学刺激でVTA Dopamine神経の抑制制御も確認している。報酬（5%Sucrose）や罰（フット電気ショック）による側坐核でのDopamine量のin vivo増減も調べている。
パブロフ条件学習、及びその条件付け消去の経過も、報酬としてのSucroseをなめる回数とDopamine量変化で捉えられている。
また同様に予想外のご褒美としての「報酬予測誤差」における側坐核でのDopamineの過剰投射も示されている。これは従来いわれてきた「報酬予測誤差」に関与するDopamine作用の実際として納得できる。
マウス大脳皮質における運動・報酬などによる一過性Dopamine投射のイメージング
先のnote記事（リンク、図）に示したように、Dopamine神経系には中脳の腹側被蓋野（VTA）や黒質緻密部（SNc）由来のDopamine投射は、線条体（運動系関連）、辺縁系（報酬系関連）、大脳皮質（認知系関連）の主として3経路が知られている。
この大脳皮質における一過性Dopamineを評価する目的で、前脳/運動皮質に広くAAV9. hSynapsin1.dLight1.2を遺伝子導入し、2光子イメージングで評価した。
結果は大脳皮質ではDopamine応答に2つのタイプがあり、約2/3では主としてVTA系の報酬と相関することが確かめられた。一方、残りの1/3では主としてSNc系の運動と相関していることが判明した（Fig.5.下図）。
研究者たちは、この現象を中脳-皮質Dopamine投射は、従来考えられたような運動、報酬系の厳格な区別ではなく、空間的に混合したものであり、「運動行動、報酬期待などがダイナミックに変化する、時空間的に不均一なDopamine投射が皮質にもたらされる」、と述べている。同様の見解はBjorklund Aらの2007年の総説（PMID17408759）にも述べられている。
この斬新な実験系によるin vivoの大脳皮質Dopamineレベルと運動、報酬等の関連事実は、西野流呼吸法「対気」における多様な身体反応に伴う「エネルギー充填感覚」、さらにそうした「対気」身体刺激が数ヶ月、数年にわたる稽古継続で、先に紹介した「人生は「呼吸」で決まる－西野流呼吸法・体験者100人の実証（実業之日本社、1998）」（リンク）に見られる、不思議な対社会・環境変化の理解となる点で重要である。
西野流呼吸法「対気」における「報酬予測誤差」と類似した「誘発運動予測誤差」で大量のDopamineが投射され、それは運動系のみならず、認知機能中枢としての大脳皮質にも投射され、日常生活に反映されるDopamine効果を生み出すと理解される。
すなわち「対気」で変則的な身体・運動反応があって、客観的に「それがなぜ良いのか」という質問に対して、その身体反応で誘発されるDopamineが大脳皮質にも作用し、広範な認知機能の向上にもなる、と答えることができる。Dopamineによる認知機能に関しては、Previc FHによる優れた総説（PMID10585240、PDF入手可）が参考になる。
20世紀研究技術に比べて、格段に優れた21世紀脳科学研究技術で、ようやく西野流呼吸法の深い効果の一部が解明されたともいえる。
何よりも現実に、90歳前後の多数の人々が、自分の足で歩いて渋谷の稽古場を訪れ、「対気」稽古を心から楽しんでいる。それは「対気」による予想外のDopamine身体反応で、高齢の皆様の認知・運動維持、日常生活維持・向上に役立っているからと理解できる。
高齢化が全世界で進む21世紀には、呼吸法bodyworkとして、「対気」シグナリングが誘発する身体反応に関して、今後のさらなる研究と大きな期待がもたれる。