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Glial dysfunction causes age-related long-term memory impairment in Drosophila

Research Project

Project/Area Number 16H02461
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (A)

Allocation TypeSingle-year Grants
Section一般
Research Field Neurochemistry/Neuropharmacology
Research InstitutionTokyo Metropolitan Institute of Medical Science

Principal Investigator

SAITOE Minoru  公益財団法人東京都医学総合研究所, 認知症・高次脳機能研究分野, 副所長 (50261839)

Project Period (FY) 2016-04-01 – 2019-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2019)
Budget Amount *help
¥45,630,000 (Direct Cost: ¥35,100,000、Indirect Cost: ¥10,530,000)
Fiscal Year 2018: ¥14,690,000 (Direct Cost: ¥11,300,000、Indirect Cost: ¥3,390,000)
Fiscal Year 2017: ¥14,690,000 (Direct Cost: ¥11,300,000、Indirect Cost: ¥3,390,000)
Fiscal Year 2016: ¥16,250,000 (Direct Cost: ¥12,500,000、Indirect Cost: ¥3,750,000)
Keywordsグリア細胞 / 老化 / ショウジョウバエ / 長期記憶 / 加齢性記憶障害 / 記憶 / ドーパミン作動性神経細胞 / ドーパミン / 神経科学 / シグナル伝達 / 行動学 / 昆虫 / 脳・神経
Outline of Final Research Achievements

In the fruit fly, Drosophila, long-term memory (LTM), formed by olfactory aversive conditioning, requires de novo expression of cell adhesion molecule, Klingon (Klg) and glial transcription factor, Repo. Transcriptional activity of Repo increases expression of Drosophila homologue of excitatory amino acid transporter (dEAAT1). In this study we found that, in aged flies, expressions of these genes are decreased thereby cause age-related LTM impairment (LTM-AMI). LTM processes consist of encoding, retention and retrieval. Labelling memory engram neurons demonstrate that aged flies are capable to form engram neurons to encode LTM. But these engram neurons are reactivated not only by CS odor but also by non-CS odor, suggesting generalization of LTM. Indeed, aged flies show conditioned response not only to CS odor but also to non-CS odor. These results suggest that an entity of LTM-AMI is generalization of memory during retention period.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

加齢と伴に起こる記憶力の低下(加齢性記憶障害)は「脳の老化」の重要な表現型であり、障害が起こる仕組みを明らかにすることは高齢者のQOLを改善する方策を探る上で重要な知見を与える社会的意義を持つ。歳をとると憶えているはずのことが思い出せないことが頻発するが、高齢者の記憶障害の実体がこうした記憶の想起にあるのか、または形成、保持にあるのかについて生物学的解析が十分でなかった。本研究から高齢者も正常に記憶が作られるが、記憶の保持期間中に記憶情報の特異性が失われる記憶汎化が起こることが、憶えていることを思い出せない障害の原因であることが細胞生物学的に初めて示された。

Report

(4 results)
  • 2019 Final Research Report ( PDF )
  • 2018 Annual Research Report
  • 2017 Annual Research Report
  • 2016 Annual Research Report
  • Research Products

    (34 results)

All 2019 2018 2017 2016 Other

All Journal Article (7 results) (of which Int'l Joint Research: 4 results,  Peer Reviewed: 7 results,  Open Access: 7 results,  Acknowledgement Compliant: 2 results) Presentation (23 results) (of which Int'l Joint Research: 3 results,  Invited: 8 results) Book (1 results) Remarks (3 results)

  • [Journal Article] Extracellular ADP augments microglial inflammasome and NF‐κB activation via the P2Y12 receptor2019

    • Author(s)
      Suzuki Tomonori、Kohyama Kuniko、Moriyama Kengo、Ozaki Mariko、Hasegawa Setsuko、Ueno Taro、Saitoe Minoru、Morio Tomohiro、Hayashi Masaharu、Sakuma Hiroshi
    • Journal Title

      European Journal of Immunology

      Volume: 50 Issue: 2 Pages: 205-219

    • DOI

      10.1002/eji.201848013

    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Inhibiting Glutamate Activity during Consolidation Suppresses Age-Related Long-Term Memory Impairment in Drosophila.2019

    • Author(s)
      Matsuno M, Horiuchi J, Ofusa K, Masuda T, Saitoe M.
    • Journal Title

      iScience

      Volume: 13 Pages: 55-65

    • DOI

      10.1016/j.isci.2019.04.014

    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Long-Term Memory Engram Cells Are Established by c-Fos/CREB Transcriptional Cycling.2018

    • Author(s)
      Miyashita T, Kikuchi E, Horiuchi J, Saitoe M
    • Journal Title

      Cell Reports

      Volume: 25 Issue: 10 Pages: 2716-2728

    • DOI

      10.1016/j.celrep.2018.11.022

    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Synaptic depression induced by postsynaptic cAMP production in the Drosophila mushroom body calyx.2018

    • Author(s)
      Sato S, Ueno K, Saitoe M, Sakai T.
    • Journal Title

      J Physiol

      Volume: 印刷中 Issue: 12 Pages: 2447-2461

    • DOI

      10.1113/jp275799

    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] A Drosophila ex vivo model of olfactory appetitive learning2017

    • Author(s)
      Suzuki-Sawano Ema、Ueno Kohei、Naganos Shintaro、Sawano Yoshihiro、Horiuchi Junjiro、Saitoe Minoru
    • Journal Title

      Scientific Reports

      Volume: 7 Issue: 1 Pages: 1-10

    • DOI

      10.1038/s41598-017-17955-1

    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Coincident postsynaptic activity gates presynaptic dopamine release to induce plasticity in Drosophila mushroom bodies.2017

    • Author(s)
      Ueno K, Suzuki E, Naganos S, Ofusa K, Horiuchi J, Saitoe M.
    • Journal Title

      eLife

      Volume: 6 Pages: 1-18

    • DOI

      10.7554/elife.21076

    • Related Report
      2017 Annual Research Report 2016 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Shifting transcriptional machinery is required for long-term memory maintenance and modification in Drosophila mushroom bodies.2016

    • Author(s)
      Hirano Y, Ihara K, Masuda T, Yamamoto T, Iwata I, Takahashi A, Awata H, Nakamura N, Takakura M, Suzuki Y, Horiuchi J, Okuno H, Saitoe M.
    • Journal Title

      Nat Commun.

      Volume: 7 Issue: 1 Pages: 13471-13471

    • DOI

      10.1038/ncomms13471

    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
  • [Presentation] 加齢性長期記憶障害は学習後の想起ドーパミン作動性神経の過剰興奮により生じる2019

    • Author(s)
      松野元美、上村 望、大房京子、堀内純二郎、齊藤 実
    • Organizer
      第42回分子生物学会年会
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      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] Ensheathing Gliaからの小胞性グルタミン酸放出が、連合学習における嫌悪情報を伝達する2019

    • Author(s)
      宮下知之、三上恭平、遠藤堅太郎、宮地孝明、森山佐和子、今野幸太郎、森山芳則、渡辺雅彦、齊藤 実
    • Organizer
      第42回分子生物学会年会
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] ショウジョウバエから考察する記憶回路2019

    • Author(s)
      齊藤 実
    • Organizer
      第253回つくばブレインサイエンス・セミナー(筑波大学)
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      2018 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] Non-canonical local dopamine release evoked by postsynaptic neurons.2019

    • Author(s)
      Saitoe M.
    • Organizer
      The 13th Biennial Conference of CNS (Suzhou, China )
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      2018 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Non-canonical local dopamine release evoked by postsynaptic neurons2019

    • Author(s)
      齊藤 実
    • Organizer
      記憶研究会(岡崎 生理学研究所)
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] 加齢性長期記憶障害の原因となる記憶過程の特定2019

    • Author(s)
      上村 望、松野元美、堀内純二郎、齊藤 実
    • Organizer
      第42回日本神経科学学会
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      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] Ensheathing Gliaからの小胞性グルタミン酸放出が、連合学習における嫌悪情報を伝達する2019

    • Author(s)
      宮下知之、三上恭平、遠藤堅太郎、宮地孝明、森山佐和子、今野幸太郎、森山芳則、渡辺雅彦、齊藤 実
    • Organizer
      第42回日本神経科学学会
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] ショウジョウバエ脳においてドパミン放出を誘導するグアニル酸シクラーゼの同定2019

    • Author(s)
      上野 耕平、齊藤 実
    • Organizer
      第42回日本神経科学学会
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      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] 記憶強化と想起は異なるドーパミン神経が担う ドーパミンプローブを用いた解析2019

    • Author(s)
      長野慎太郎、齊藤 実
    • Organizer
      第42回日本神経科学学会
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] 連合強化シグナルとしての新規ドーパミン放出機構2019

    • Author(s)
      齊藤 実
    • Organizer
      第35回高峰カンファレンス(東京都如水会館)
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] 加齢性長期記憶障害は記憶固定時のドーパミン作動性神経の過剰興奮により生じる2018

    • Author(s)
      松野元美、上村 望、堀内純二郎、大房京子、齊藤 実
    • Organizer
      第41回日本分子生物学会
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] Retrograde Signal for Local Dopamine Release.2018

    • Author(s)
      Saitoe M.
    • Organizer
      Korean Society of Molecular and Cellular Biology (COEX, Seoul).
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] 匂い嫌悪学習における電気ショックの情報はグリア細胞からのグルタミン酸開口放出によってキノコ体に伝達される2018

    • Author(s)
      宮下知之、宮地孝明、大房京子、菊地絵美、森山芳則、齊藤 実
    • Organizer
      第41回日本神経科学学会
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] 記憶強化と想起は異なるドーパミン神経が担うFSCV法による解析2018

    • Author(s)
      長野慎太郎、齊藤 実
    • Organizer
      第41回日本神経科学学会
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      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] 電気化学的手法を用いた匂い連合学習を担う単一ドパミン神経機能の解明2017

    • Author(s)
      長野慎太郎、齊藤 実
    • Organizer
      第40回日本分子生物学会年会
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      2017 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] ショウジョウバエ微小脳による記憶回路動作機構の分子生理学的解析2017

    • Author(s)
      齊藤 実
    • Organizer
      第40回日本神経科学学会
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      2017 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] 共役入力を受けた後シナプス神経細胞はシナプス前終末cGMP/リアノジン受容体シグナルを活性化しドーパミンを放出する2017

    • Author(s)
      上野耕平、齊藤 実
    • Organizer
      第40回日本神経科学学会
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] 電気化学的手法を用いたショウジョウバエの脳内モノアミン放出のリアルタイム定量解析2017

    • Author(s)
      長野慎太郎、齊藤 実
    • Organizer
      第40回日本神経科学学会
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      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] 加齢性長期記憶障害は記憶固定時のドーパミン神経の過剰活性化による2017

    • Author(s)
      松野元美、堀内純二郎、増田朋子、大房京子、齊藤 実
    • Organizer
      第40回日本神経科学学会
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] グリアのグルタミン酸小胞放出はショウジョウバエの連合学習に必要な嫌悪情報を伝達する2017

    • Author(s)
      宮下知之、村上佳奈子、齊藤 実
    • Organizer
      第40回日本神経科学学会
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      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] 加齢体では繰り返し学習後の神経細胞過興奮により長期記憶が障害される2016

    • Author(s)
      松野元美、堀内純二郎、大房京子、増田朋子、齊藤 実
    • Organizer
      第39回日本分子生物学会年会
    • Place of Presentation
      パシフィコ横浜(神奈川県横浜市)
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      2016 Annual Research Report
  • [Presentation] グリア細胞からの小胞性グルタミン酸放出は連合学習に必要である2016

    • Author(s)
      村上佳奈子、宮下知之、菊池絵美、宮地孝明、森山芳則、齊藤 実
    • Organizer
      第39回日本分子生物学会年会
    • Place of Presentation
      パシフィコ横浜(神奈川県横浜市)
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      2016 Annual Research Report
  • [Presentation] ドーパミン放出の標的細胞による新たなゲーティング機構2016

    • Author(s)
      齊藤 実
    • Organizer
      第46回日本神経精神薬理学会シンポジウム
    • Place of Presentation
      ソウルCOEX(韓国)
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Book] 基礎分子生物学Ⅱ:遺伝子発現制御機構―クロマチン,転写制御,エピジェネティクス―2016

    • Author(s)
      平野恭敬、齊藤 実
    • Total Pages
      250
    • Publisher
      東京化学同人
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
  • [Remarks] 公益財団法人東京都医学総合研究所 学習記憶プロジェクト

    • URL

      http://www.igakuken.or.jp/memory/

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  • [Remarks] 学習記憶プロジェクトHP

    • URL

      http://www.igakuken.or.jp/memory/

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  • [Remarks] 学習記憶プロジェクト

    • URL

      http://www.igakuken.or.jp/memory/

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      2016 Annual Research Report

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Published: 2016-04-21   Modified: 2021-02-19  

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