眼球反射の運動学習記憶の固定化におけるタンパク質合成と分解の役割

• Project/Area Number: 22300112
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Research Field: Neuroscience in general
• Research Institution: The Institute of Physical and Chemical Research
• Principal Investigator: 永雄 総一 独立行政法人理化学研究所, その他部局等, 研究員 (40164397)
• Project Period (FY): 2010-04-01 – 2014-03-31
• Project Status: Declined (Fiscal Year 2013)
• Budget Amount: ¥13,390,000 (Direct Cost: ¥10,300,000、Indirect Cost: ¥3,090,000); Fiscal Year 2013: ¥2,080,000 (Direct Cost: ¥1,600,000、Indirect Cost: ¥480,000); Fiscal Year 2012: ¥2,080,000 (Direct Cost: ¥1,600,000、Indirect Cost: ¥480,000); Fiscal Year 2011: ¥2,860,000 (Direct Cost: ¥2,200,000、Indirect Cost: ¥660,000); Fiscal Year 2010: ¥6,370,000 (Direct Cost: ¥4,900,000、Indirect Cost: ¥1,470,000)
• Keywords: 小脳 / 運動学習 / 記憶痕跡 / 適応 / 随意運動 / タンパク質合成 / 眼球運動 / 前庭核 / 眼球反射 / 運動記憶 / 記憶移動

Research Abstract

本年度は、小脳皮質から各への記憶痕跡の移動が反射の学習のみならず随意運動の学習でも生じるかを、プリズム適応の理論モデルを提案することと、ヒトを対象にした手の到達運動のプリズム適応の実験パラダイムを開発することの2種類の方法から検討した。
Martin et al. (1996)に報告されているヒトの矢投げの長期(6週間）のプリズム適応のデータを材料として、短期のプリズム適応の記憶痕跡は小脳皮質、長期のプリズム適応の記憶痕跡は小脳核にあり、それぞれが独立に作用するというモデルを作成し、それにより報告されている長期適応後の矢投げの行動が説明できることを示した。この結果を、2012年の神経科学学会で報告するとともに国際学会誌(Neural Networks)に論文発表をおこなった。
東京医科歯科大神経内科のグループと共同でヒトを用いた手の到達運動のプリズム適応のパラダイムを開発し、短期の適応を定量評価する方法を提案した。プリズムメガネを装着した被験者に眼前のタッチパネルに提示された視標を指でタッチさせ、視標とタッチ点とのずれをリアルタイムで計測した。また矢投げと同じ実験条件を実現させるために、手の運動の開始時点をモニターし、開始後1.5秒間、プリズムの前面においた電磁シャッターを閉じて視覚を遮断した。健常者では、20－40試行で適応が生じプリズムによる視野のズレを修正しることができたが、小脳疾患の患者では、視野のズレの修正が大きく減弱するか、もしくは見られなかった。これらの所見を2012年の神経科学学会で報告するとともに、東京医科歯科大学と共同で特許の出願をした。

Current Status of Research Progress

Reason

翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Transfer of memory trace of cerebellum-dependent motor learning in human prism adaptation : A model study (2013)
  • Author(s): Soichi Nagao, Takeru Honda, Tadashi Yamazaki
  • Journal Title: Neural Networks Volume: (in press) Pages: 72-80
  • DOI: 10.1016/j.neunet.2013.01.017
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Heterotrimeric guanosine triphosphate-binding protein-coupled modulatory actions of motilin on K+ channels and postsynaptic γ-aminobutyric acid receptors in mouse medial vestibular nuclear neurons. (2013)
  • Author(s): Todaka H
  • Journal Title: Eur J Neurosci Volume: 37 Issue: 3 Pages: 339-350
  • DOI: 10.1111/ejn.12051
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 小脳と運動学習・運動記憶 (2013)
  • Author(s): 永雄総一 （永雄総一）
  • Journal Title: 神経内科 Volume: in press
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 記憶痕跡は脳のどこにあるのか (2012)
  • Author(s): 永雄総一 (永雄総一）
  • Journal Title: 分子精神医学 Volume: 12 Pages: 200-206
• [Journal Article] 小脳による運動制御機構 (2012)
  • Author(s): 永雄総一 (永雄総一）
  • Journal Title: 臨床神経内科 Volume: 52 Pages: 994-996
  • NAID: 130004505237
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Cerebellar globular cells receive monoaminergic excitation and monosynaptic inhibition from Purkinje cells (2012)
  • Author(s): Hirono M, Saitow F, Kudo M, Suzuki H, Yanagawa Y, Yamada M, Nagao S, Konishi S, Obata K
  • Journal Title: PLoS One Volume: 7 Issue: 1 Pages: e29663-e29663
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0029663
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Stimulus-Dependent State Transition between Synchronized Oscillation and Randomly Repetitive Burst in a Model Cerebellar Granular Layer (2011)
  • Author(s): 本多武尊、山崎匡、田中繁、永雄総一, 西野哲朗
  • Journal Title: PLoS Computational Biology Volume: 7 Issue: 7 Pages: e1002087-e1002087
  • DOI: 10.1371/journal.pcbi.1002087
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Cerebellar cortical protein synthesis-dependent transfer of memory trace underlies the spacing effect in motor learning (2011)
  • Author(s): Okamoto T, Endoh S, Shirao T, Nagao S
  • Journal Title: Journal of Neuroscience Volume: 31 Issue: 24 Pages: 8958-8966
  • DOI: 10.1523/jneurosci.1151-11.2011
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Post-training cerebellar cortical activity plays an important role for consolidation of memory of cerebellum-dependent motor learning (2011)
  • Author(s): Okamoto T, Shirao T, Shutoh F, Suzuki T, Nagao S
  • Journal Title: Neuroscience Letters Volume: 504 Issue: 1 Pages: 53-56
  • DOI: 10.1016/j.neulet.2011.08.056
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Impaired Auditory-Vestibular Functions and Behavioral Abnormalities of Slitrk6-Deficient Mice (2011)
  • Author(s): Y.Matsumoto, K.-i.Katayama, T.Okamoto, K.Yamada, N.Takashima, S.Nagao, J.Aruga
  • Journal Title: Plos One Volume: 6 Issue: 1 Pages: e16497-e16497
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0016497
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Effects of reversible pharmacological shutdown of cerebellar flocculus on the memory of long-term horizontal vestibulo-ocular reflex adaptation in monkeys. (2010)
  • Author(s): Anzai M, Kitazawa H, Nagao S.
  • Journal Title: Neuroscience Research Volume: 68 Pages: 191-198
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Lipid signaling in cytosolic phopholipase A_2α-cyclooxygenae-2 cascade mediates cerebellar long-term depression and motor learning. (2010)
  • Author(s): Dinh Le T, Shirai Y, Okamoto T, Tatsukawa T, Nagao S, Shimizu T, Ito M
  • Journal Title: Proceeding of National Academy of Sciences (USA) Volume: 107 Pages: 3198-3203
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Mossy and climbing fiber collateral inputs in monkey cerebellar paraflocculus lobulus petrosus and hemispheric lobule VII and their relevance to oculomotor functions. (2010)
  • Author(s): Xiong G Nagao S, Kitazawa H.
  • Journal Title: Neuroscience Letters Volume: 468 Pages: 282-286
  • Peer Reviewed
• [Presentation] ヒトのプリズム適応における運動学習の記憶痕跡の移動の理論モデル (2012)
  • Author(s): 永雄総一 （永雄総一）
  • Organizer: 日本神経科学学会
  • Place of Presentation: 名古屋
• [Presentation] ヒトの加齢および小脳疾患における新しい定量的小脳運動学習システムの確立 (2012)
  • Author(s): 永雄総一 （橋本 祐二）
  • Organizer: 日本神経科学学会
  • Place of Presentation: 名古屋
• [Presentation] コモンマーセットの水平性前庭動眼反射の動特性と適応性変化 (2012)
  • Author(s): 永雄総一 （安西真理）
  • Organizer: 日本神経科学学会
  • Place of Presentation: 名古屋
• [Presentation] AM変調音を用いた瞬膜反射条件付けにより示唆される小脳のタイミング学習の特性 (2012)
  • Author(s): 永雄総一 （揖斐 拓人）
  • Organizer: 日本神経科学学会
  • Place of Presentation: 名古屋
• [Presentation] AM変調音を用いたウサギ瞬膜反射条件付けによるタイミング運動学習の特性 (2011)
  • Author(s): 内野和樹, 廣野守俊, 本多武尊, 山崎匡, 安西真理, 北澤宏理, 中川匡広, 永雄総一
  • Organizer: 日本神経学会大会(Neuro2011)
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜(神奈川県)
  • Year and Date: 2011-09-17
• [Presentation] 小脳グロビュラー細胞へのシナプス入力の研究 (2011)
  • Author(s): 廣野守俊, 斉藤文仁, 工藤もゑこ, 鈴木秀典, 柳川右千夫、山田雅久, 永雄総一, 小西史郎, 小幡邦彦
  • Organizer: 日本神経学会大会(Neuro2011)
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜(神奈川県)
  • Year and Date: 2011-09-17
• [Presentation] 小脳依存性運動学習の記憶痕跡移動に対するタンパク質合成の役割 (2011)
  • Author(s): 永雄総一, 岡本武人, 遠藤章吾, 白尾智明, 鈴木寿紀
  • Organizer: 日本神経学会大会(Neuro2011)
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜(神奈川県)
  • Year and Date: 2011-09-16
• [Presentation] PKG基質G-substrate遺伝子欠損マウスの特徴づけ (2011)
  • Author(s): 遠藤章吾, 首藤文洋, 岡本武人, 永雄総一, 鈴木真佐子, 伊藤正男
  • Organizer: 日本神経学会大会(Neuro2011)
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜(神奈川県)
  • Year and Date: 2011-09-16
• [Presentation] AMPA型受容体エクソサイトーシスの活動依存性抑圧の平行線維ープルキンエ細胞間シナプスにおける長期抑圧発現の関与 (2011)
  • Author(s): 山口和彦, 達吉郎, 永雄総一
  • Organizer: 日本神経学会大会(Neuro2011)
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜(神奈川県)
  • Year and Date: 2011-09-15
• [Presentation] Role of de novo protein synthesis in consolidation of cerebellum-dependent motor memory (2010)
  • Author(s): Okamoto T, Endo S, Shirao T, Nagao S
  • Organizer: 日本神経科学学会(Neuro2010)
  • Place of Presentation: 兵庫県・神戸市
  • Year and Date: 2010-09-03
• [Book] 中山書店 (2013)
  • Author(s): 永雄総一 （西澤正豊）
  • Total Pages: 336
  • Publisher: 小脳と運動失調 小脳はなにをしているか
• [Remarks] 小脳プラットフォーム
  • URL: http://crebellum.neuroinf.jp/
• [Remarks] 運動学習制御研究チーム
• [Remarks] Laboratory for Motor Learning Control
• [Remarks]
  • URL: http://mlc.brain.riken.jp
• [Remarks]
  • URL: http://brain.riken.jp/faculty/details/34
• [Remarks]
• [Patent(Industrial Property Rights)] 脳機能評価システム及び脳機能評価方法 (2012)
  • Inventor(s): 石川欽也 水澤正豊 永雄総一
  • Industrial Property Rights Holder: 石川欽也 水澤正豊 永雄総一
  • Industrial Property Rights Type: 特許
  • Filing Date: 2012-09-04
  • Overseas