認知症患者の増加は社会問題となっており、薬に頼らず日常生活を通じた介入手法の確立は急務である。こうした中、食事と運動を組み合わせたマルチドメインが単独介入に比べて大きな効果を発揮すると考えられているが、各介入の神経基盤が不明なため効果的なマルチドメイン介入は未だ確立されていない。食事介入としてのカフェイン、運動介入として回転ケージでの自発運動が知覚機能に及ぼす影響を、ラットを対象とした心理物理実験と電気生理実験の両面から検討し、その神経機序を明らかにすることを目的とした。
前年度までに、カフェイン投与は大脳皮質一次視覚野の神経修飾作用を持ち、知覚機能としての指標である視覚コントラスト感度をコントロール群に比べて向上させる傾向を持つことが明らかとなった。さらに運動介入として、ホイールタイプの回転ケージを用いてラットに自発運動を行わせながら視覚刺激を提示させたところ、介入前に比べて介入後に視覚コントラスト感度が向上することが明らかとなった。カフェインの作用特性、および運動介入とアドレナリン阻害剤投与実験を行った結果、各介入が共通の作用機序として脳内におけるノルアドレナリン放出を介する可能性が明らかとなった。
そこで最終年度は、視覚認知課題遂行中の頭部固定下ラットから神経活動記録を行う実験系を用いてノルアドレナリン受容体のα1, α2, β受容体の神経修飾作用を検証した。この結果、主にβ受容体が大脳皮質一次視覚野の神経修飾作用を持ち、神経活動のシグナルノイズ比を変化させることで視機能を向上させる働きを持つことが明らかとなった。これらの結果は、ノルアドレナリン放出を指標としてマルチドメイン介入を組み合わせることで知覚機能の向上が可能なことを示唆している。