多ニューロン画像法を用いた記憶の獲得・固定メカニズムの解明

• Project/Area Number: 13J07832
• Research Category: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 国内
• Research Field: Neuroscience in general
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 乘本 裕明 東京大学, 薬学系研究科, 特別研究員(DC1)
• Project Period (FY): 2013-04-01 – 2016-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2015)
• Budget Amount: ¥3,600,000 (Direct Cost: ¥3,600,000); Fiscal Year 2015: ¥1,200,000 (Direct Cost: ¥1,200,000); Fiscal Year 2014: ¥1,200,000 (Direct Cost: ¥1,200,000); Fiscal Year 2013: ¥1,200,000 (Direct Cost: ¥1,200,000)
• Keywords: 海馬 / 記憶 / sharp wave ripple / シナプス可塑性 / Sharp wave-ripple / 脳波 / ドパミン

Outline of Annual Research Achievements

海馬では様々な周波数の脳波が観察される。その中でもsharp wave rippleは、学習時に活動したニューロンの発火パターンを繰り返し再生することにより記憶の固定に関与していると考えられているが、そのメカニズムにはいまだに不明な点が多い。　獲得した記憶がどのように固定されるのかを調べるために、機能的多ニューロンカルシウム画像法と局所場電位記録を用いて検討した。活動性の高いニューロンを標識することのできるArc-dVenusマウスを用いることで、記憶に関与したニューロンを蛍光標識し、それらがSW中でどのような挙動を示すのか観察した。その結果、dVenus (+)ニューロンはsharp wave ripple中で繰り返し発火しやすかったのに対し、記憶に関与しなかったと考えられるニューロン（dVenus (-)ニューロン）は、記録開始直後はsharp wave ripple中で発火しやすかったものの、時間とともにsharp wave ripple中での活動頻度が低下した。これは、sharp wave ripple発生中に必要な記憶情報が残され、不要な記憶情報だけが選択的に消去されるメカニズムが存在することを示唆する。また、この現象がNMDA受容体の阻害薬であるD-AP5によってブロックされたことから、この現象にシナプス可塑性、おそらく選択的なシナプス抑圧が関与していることが示唆された。本成果を論文としてまとめ、投稿する予定である。

Research Progress Status

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Visual cortical prosthesis with a geomagnetic compass restores spatial navigation in blind rats (2015)
  • Author(s): Norimoto, H., Ikegaya, Y.
  • Journal Title: Curr. Biol. Volume: 印刷中 Issue: 8 Pages: 1-5
  • DOI: 10.1016/j.cub.2015.02.063
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Accurate detection of low signal-to-noise ratio neuronal calcium transient waves using a matched filter (2015)
  • Author(s): Szymanska, A. F., Kobayashi, C., Norimoto, H., Ishikawa, T., Ikegaya, Y., Nenadic, Z
  • Journal Title: Journal of Neuroscience Methods Volume: 259 Pages: 1-12
  • DOI: 10.1016/j.jneumeth.2015.10.014
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Unbalanced excitability underlies offline reactivation of behaviorally activated neurons. (2014)
  • Author(s): Mizunuma, M., Norimoto, H., Tao, K., Egawa, T., Hanaoka, K., Sakaguchi, T., Hioki, H., Kaneko, T., Yamaguchi, S., Nagano, T., Matsuki, N., Ikegaya, Y.
  • Journal Title: Nature Neuroscience Volume: 17 Issue: 4 Pages: 503-505
  • DOI: 10.1038/nn.3674
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Dopamine receptor activation reorganizes neuronal ensembles during hippocampal sharp waves in vitro. (2014)
  • Author(s): Miyawaki, T., Norimoto, H., Ishikawa, T., Watanabe, Y., Matsuki, N., Ikegaya, Y.
  • Journal Title: PLoS One Volume: 9 Issue: 8 Pages: e104438-e104438
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0104438
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Subicular activation preceding hippocampal ripples in vitro. (2013)
  • Author(s): Norimoto H, Matsumoto N, Miyawaki T, Matsuki N, Ikegaya Y
  • Journal Title: Scientific Reports Volume: 3
  • Peer Reviewed
• [Presentation] 海馬における自発的シナプス抑圧の誘導 (2016)
  • Author(s): 乘本裕明、牧野健一、山口瞬、藤澤茂義、池谷裕二
  • Organizer: 日本薬学会年会
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜（神奈川県横浜市）
  • Year and Date: 2016-03-29
• [Presentation] 興奮・抑制バランスの崩れが記憶再生をドライブする (2015)
  • Author(s): 乗本裕明、水沼未雅、田尾賢太郎、江川尭寛、花岡健二郎、坂口哲也、日置寛之、金子武嗣、山口瞬、長野哲雄、松木則夫、池谷裕二
  • Organizer: 第15回脳と心のメカニズム 冬のワークショップ
  • Place of Presentation: 留寿都
  • Year and Date: 2015-01-07
• [Presentation] Unbalanced excitability drives offline reactivation of behaviorally activated neurons (2014)
  • Author(s): Norimoto, H, Mizunuma, M., Tao, K., Egawa, T., Hanaoka, K., Sakaguchi, T., Hioki, H., Kaneko, T., Yamaguchi, S., Nagano, T., Matsuki, N., Ikegaya, Y
  • Organizer: 9th FENS Forum of Neuroscience
  • Place of Presentation: ミラノ（イタリア）
  • Year and Date: 2014-07-08
• [Presentation] 海馬鋭波に先行した海馬支脚の発火活動 (2014)
  • Author(s): 乘本裕明、松本信圭、水沼未雅、宮脇健行、山口瞬、松木則夫、池谷裕二
  • Organizer: 日本薬学会第134年会
  • Place of Presentation: 熊本市総合体育館(熊本県)
  • Year and Date: 2014-03-30
• [Presentation] ドパミン受容体刺激による海馬Sharp Wave-Rippleの調節 (2014)
  • Author(s): 宮脇健行、乗本裕明、松木則夫、池谷裕二
  • Organizer: 日本薬学会第134年会
  • Place of Presentation: 熊本大学(熊本県)
  • Year and Date: 2014-03-28
• [Presentation] Spontaneous theta oscillations induced in mouse hippocampal slices (2013)
  • Author(s): Norimoto H., Miyawaki T., Mizunuma M., Matsuki N., Ikegaya Y.
  • Organizer: 第43回北米神経科学会年会
  • Place of Presentation: サンディエゴ(米国)
  • Year and Date: 2013-11-12
• [Presentation] Subicular activation preceding hippocampal ripples in vitro. (2013)
  • Author(s): Norimoto H., Miyawaki T., Mizunuma M., Matsuki N., Ikegaya Y.
  • Organizer: 第43回北米神経科学会年会
  • Place of Presentation: サンディエゴ(米国)
  • Year and Date: 2013-11-11
• [Presentation] imbalanced network excitability drives memory replay (2013)
  • Author(s): 乘本裕明、水沼未雅、江川尭寛、花岡健二郎、日置寛之、金子武嗣、山口瞬、長野哲雄、松木則夫、池谷裕二
  • Organizer: 包括脳ネットワーク夏のワークショップ
  • Place of Presentation: 名古屋国際会議場(愛知県)
  • Year and Date: 2013-08-31
• [Presentation] 新奇モダリティ獲得の可能性 (2013)
  • Author(s): 乗本裕明、松木則夫、池谷裕二
  • Organizer: Neuro2013
  • Place of Presentation: 国立京都国際会館(京都府)
  • Year and Date: 2013-06-20