ショウジョウバエ記憶中枢における記憶に必要な神経細胞種の全同定

• Project/Area Number: 14J06646
• Research Category: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 国内
• Research Field: Animal physiology/Animal behavior
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 市之瀬 敏晴 東北大学, 生命科学研究科, 特別研究員(DC2)
• Project Period (FY): 2014-04-25 – 2016-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2015)
• Budget Amount: ¥2,200,000 (Direct Cost: ¥2,200,000); Fiscal Year 2015: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000); Fiscal Year 2014: ¥1,200,000 (Direct Cost: ¥1,200,000)
• Keywords: ショウジョウバエ / 神経行動学 / 記憶学習 / ドーパミン報酬系 / 長期記憶 / フィードバック回路 / 行動遺伝学 / 記憶学習行動 / キノコ体出力神経

Outline of Annual Research Achievements

今年度は、当該研究課題から得られた成果の集大成として、長期記憶を誘導するドーパミン報酬がハエの記憶中枢であるキノコ体からのフィードバック制御を受けるという重要な発見を筆頭著者として発表した（Ichinose et al., eLife, 2015）。これまでの研究（Yamagata, Ichinose et al., PNAS, 2015）により、特定のドーパミン作動性細胞からのドーパミン入力が長期記憶の形成に重要であることがわかっていたが、その形成メカニズムの詳細は明らかでなかった。本研究はこれをさらに深め、フィードバック回路を介した「報酬の増幅機構」が特定のドーパミン神経に働き、このフィードバック回路が学習後もしばらく活動していることが記憶の長期化に重要であることを発見した。この長期化された記憶は短期記憶に比べて記憶の特異性が下がることも明らかになり、記憶の特異性と安定性の間のトレードオフを示唆する結果となった。
ヒトの場合でもドーパミン神経系が脳の報酬情報に深く関連し、記憶中枢との相互作用が示唆されている。長期記憶の形成を誘導するフィードバック回路とその動作原理を一細胞レベルで明らかにした本研究の成果は、記憶障害メカニズムの効果的なモデルを提供したという点で特筆に価する。

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] Reward signal in a recurrent circuit drives appetitive long-term memory formation. (2015)
  • Author(s): Ichinose T, Aso Y, Yamagata N, Abe A, Rubin GM, Tanimoto H.
  • Journal Title: eLife Volume: 4 Pages: 1-18
  • DOI: 10.7554/elife.10719
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Distinct dopamine neurons mediate reward signals for short- and long-term memories (2015)
  • Author(s): Yamagata N, Ichinose T, Aso Y, Placais P, Friedrich AB, Sima RJ, Preat T, Rubin GM, Tanimoto H
  • Journal Title: PNAS Volume: 112 Issue: 2 Pages: 578-583
  • DOI: 10.1073/pnas.1421930112
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Mushroom body output neurons encode valence and guide memory-based action selection in Drosophila (2014)
  • Author(s): Aso Y, Sitaraman D, Ichinose T, Kaun KR, Vogt K, Belliart-Guerin G, Placais PY, Robie AA, Yamagata N, Schnaitmann C, Rowell WJ, Johnston RM, Ngo TT, Chen N, Korff W, Nitabach MN, Heberlein U, Preat T, Branson KM, Tanimoto H, Rubin GM
  • Journal Title: Elife Volume: 4
  • DOI: 10.7554/elife.04580
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Presentation] Reward signal in a recurrent circuit drives appetitive long-term memory formation (2015)
  • Author(s): Ichinose T, Aso Y, Yamagata N, Abe A, Rubin GM, Tanimoto H.
  • Organizer: NTNU-Tohoku Univ. ’Joy of Brain Research’
  • Place of Presentation: 東北大学 (仙台)
  • Year and Date: 2015-11-26
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Reward signal in a recurrent circuit drives appetitive long-term memory formation (2015)
  • Author(s): Ichinose T, Aso Y, Yamagata N, Abe A, Rubin GM, Tanimoto H
  • Organizer: Tohoku Forum for Creativity, Frontiers of Brain Science ‘Memory and Mind’
  • Place of Presentation: 東北大学 (仙台)
  • Year and Date: 2015-09-28
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Reward signal in a recurrent circuit drives appetitive long-term memory formation (2015)
  • Author(s): Ichinose T, Aso Y, Yamagata N, Rubin GM, Tanimoto H.
  • Organizer: 9th Research Area Meeting ‘Prediction and Decision Making
  • Place of Presentation: OIST (沖縄)
  • Year and Date: 2015-04-25
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Regulation of the reward signal to drive appetitive LTM formation (2014)
  • Author(s): Ichinose T, Yamagata N, Aso Y, Friedrich AB, Rubin G, Tanimoto H
  • Organizer: The 2nd Taiwan-Tohoku University Neuroscience Workshop for Young Scientists
  • Place of Presentation: 蔵王
  • Year and Date: 2014-12-07 – 2014-12-11
• [Presentation] Reward signal in a recurrent circuit drives appetitive long-term memory formation (2014)
  • Author(s): Ichinose T, Yamagata N, Aso Y, Friedrich AB, Rubin G, Tanimoto H
  • Organizer: Learning and memory: A Synthesis of Bees and Flies
  • Place of Presentation: Janelia Research Campus, USA
  • Year and Date: 2014-09-21 – 2014-09-24