性的パートナーを記憶する神経メカニズムの解析

• Project/Area Number: 20J01468
• Research Category: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 国内
• Review Section: Basic Section 44050:Animal physiological chemistry, physiology and behavioral biology-related
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 度会 晃行 東京大学, 定量生命科学研究所, 特別研究員(PD)
• Project Period (FY): 2020-04-24 – 2023-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2022)
• Budget Amount: ¥4,030,000 (Direct Cost: ¥3,100,000、Indirect Cost: ¥930,000); Fiscal Year 2022: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000); Fiscal Year 2021: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000); Fiscal Year 2020: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
• Keywords: 社会性記憶 / 腹側CA1 / 側坐核 / 超音波発声 / 性行動 / 社会記憶

Outline of Research at the Start

動物は他個体に関する様々な状態や情報を識別することで、その個体に関する年齢や性別といった情報を内包する記憶(社会記憶)を形成する。近年、社会記憶が海馬の腹側CA1領域において神経細胞の組み合わせにより保存されることが明らかにされた。そこで、本研究では腹側CA1領域に注目し、社会記憶の雌雄情報を表象する神経細胞の分子的特徴を明らかにし、それら細胞が雌雄を表象する神経活動の観察を行う。

Outline of Annual Research Achievements

オスマウスでは性行動のひとつとしてメスに対して超音波発声を示すが、新奇なメスと既知のメスそれぞれに対する発声を観察したところ、新規なメスに比べ既知のメスに対してより少なく行われることが明らかになった。このような記憶に依存した超音波発声の減少は、記憶したのちに短いインターバルを挟んでメスと再会する短時間記憶課題と長いインターバルを挟んで再会する長時間記憶課題の両者において観測された。
これら記憶課題における発声の減少が社会性記憶の形成に関連するものなのか明らかにする目的で、個体に関する記憶(社会性記憶)が保存される腹側CA1領域 (vCA1)とその投射先である側坐核(NAc)を光遺伝学によって活性を抑制しながら、短時間および長時間記憶課題を実施した。なお、NAcの光抑制はCaMK2陽性細胞集団(NAc-CaMK2)、Drd1陽性細胞集団(NAc-Drd1)、およびDrd2陽性細胞集団(NAc-Drd2)の３種類にて行った。その結果、長時間記憶課題での記憶相手への発声減少が社会性記憶にもとづく減少であり、NAcのなかでもNAc-Drd1およびNAc-Drd2がその減少に関与していることが示唆された。
記憶による超音波発声の調節に関与する側坐核の細胞集団が実際にどのように活動して寄与しているのか明らかにする目的で、長時間記憶課題におけるNAc-Drd1とNAc-Drd2の神経活動を観察した。その結果、NAc-Drd1はvCA1同様、個体ごとに固有な細胞集団を興奮させ、細胞レベルで個体情報を持ち、NAc-Drd2は細胞集団レベルで記憶形成の有無という情報を持っていることが示唆された。このように、性的パートナーを記憶するメカニズムに関して、光遺伝学の手法を駆使し、関連領域の特定、さらに領域内の寄与度の高い細胞集団とそれらのパートナーとそうでないメスに対する活動様式を明らかにした。

Research Progress Status

令和4年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和4年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Disrupted social memory ensembles in the ventral hippocampus underlie social amnesia in autism-associated Shank3 mutant mice (2022)
  • Author(s): Kentaro Tao, Myung Chung, Akiyuki Watarai, Ziyan Huang, Mu-Yun Wang & Teruhiro Okuyama
  • Journal Title: Molecular Psychiatry Volume: - Issue: 4 Pages: 2095-2105
  • DOI: 10.1038/s41380-021-01430-5
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Distinct functions of ventral CA1 and dorsal CA2 in social memory (2021)
  • Author(s): Watarai Akiyuki, Tao Kentaro, Wang Mu-Yun, Okuyama Teruhiro
  • Journal Title: Current Opinion in Neurobiology Volume: 68 Pages: 29-35
  • DOI: 10.1016/j.conb.2020.12.008
  • Peer Reviewed
• [Presentation] オスマウスのメス記憶に関与する側坐核の細胞集団 (2022)
  • Author(s): 度会 晃行、石田 廉、奥山 輝大
  • Organizer: 第45会 日本神経科学大会
• [Presentation] 社会性記憶による交尾相手への性行動を調整する側坐核の細胞集団 (2022)
  • Author(s): 度会 晃行、石田 廉、奥山 輝大
  • Organizer: 第35回 日本行動神経内分泌研究会
• [Presentation] Neural populations in the nucleus accumbens adjust sexual behavior with social memory about a mating partner (2022)
  • Author(s): Akiyuki Watarai, Kiyoshi Ishida, Teruhiro Okuyama
  • Organizer: 第82回大会 日本動物心理学会