Neural basis of memory acquisition and retrieval

Research Project

Project/Area Number	23K21352
Project/Area Number (Other)	21H02597 (2021-2023)
Research Category	Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
Allocation Type	Multi-year Fund (2024) Single-year Grants (2021-2023)
Section	一般
Review Section	Basic Section 46030:Function of nervous system-related
Research Institution	Kyushu University
Principal Investigator	松尾直毅九州大学, 理学研究院, 教授 (10508956)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	寺前順之介京都大学, 情報学研究科, 准教授 (50384722)
Project Period (FY)	2021-04-01 – 2025-03-31
Project Status	Granted (Fiscal Year 2024)
Budget Amount *help	¥17,290,000 (Direct Cost: ¥13,300,000、Indirect Cost: ¥3,990,000) Fiscal Year 2024: ¥4,550,000 (Direct Cost: ¥3,500,000、Indirect Cost: ¥1,050,000) Fiscal Year 2023: ¥4,550,000 (Direct Cost: ¥3,500,000、Indirect Cost: ¥1,050,000) Fiscal Year 2022: ¥3,900,000 (Direct Cost: ¥3,000,000、Indirect Cost: ¥900,000) Fiscal Year 2021: ¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000)
Keywords	記憶 / 回路 / マウス / 神経回路
Outline of Research at the Start	それぞれの脳領域は多くの場合、複数の領域から入力を受けるが、ある状況において全ての入力回路・細胞が同等に働く訳ではない。例えば、海馬はエピソード記憶の“獲得”でも“想起”でも活動し、記憶の想起は獲得時の神経活動の再生であると一般的に考えられているが、実際に細胞レベルで解析を行うと、想起時に“再活動”する細胞の割合は意外と少ない。そこで、本研究では、記憶の“獲得”と“想起”の動作原理の違いを細胞・回路レベルで究明し、全体像を明らかにすることを目的とする。
Outline of Annual Research Achievements	哺乳類の脳領域のひとつである海馬は、出来事や意味などの記憶学習に必須の役割を果たし、記憶の“獲得”時でも“想起”時でも活性化する。記憶の想起は獲得時の神経活動の“再生”であると一般的に考えられているが、実際に細胞レベルで解析を行うと、想起時に再活動する細胞の割合は意外と少ない。さらに、記憶の獲得には外部感覚情報の入力が必要であるのに対し、想起は必ずしも必要としないことからも、記憶の獲得と想起の際では異なる神経回路・機序も働いていると考えられるが、ほとんど明らかにされていない。そこで本研究では、記憶の“獲得”と“想起”で個別に機能するマウス海馬周辺領域の神経回路を網羅的に同定、両者の違いを明らかにすることを目的としている。ここでは、背側海馬依存的であることが知られている文脈依存的な恐怖条件付け課題における、文脈依存的な恐怖記憶の獲得と、その想起についての解析を行った。文脈依存的恐怖条件付けでは、マウスを条件付け箱に入れて弱い電気ショックを与えることにより、電気ショックという恐怖を誘導する出来事と、それが生じた条件付け箱という特定の環境・文脈を連合した学習が生じる(記憶の獲得)。再びマウスを同じ条件付け箱に戻すと、電気ショックを与えないにも関わらず、マウスは恐怖記憶を想起して、恐怖反応行動の一つであるフリージングを示す。記憶の獲得時と想起時における神経活動の違いを経時的に観測するために、背側海馬CA1領域にAAVを用いてGCaMP6fを発現させ、文脈依存的恐怖条件付けの獲得時および想起時を含む過程における長期的なin vivoカルシウムイメージングを行った。得られたデータを多変量解析などを用いて多角的な解析を実施した。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned. Reason 特に大きな問題も無く、予定通りに研究が進んでいるため。
Strategy for Future Research Activity	引き続き、記憶獲得時と想起時で活動に違いがある脳領域に特に着目して、更なる解析を行う予定である。具体的には、これらの脳領域と背側海馬CA1領域をつなぐ神経回路に選択的なChR2やArchTなどの光感受性タンパク質の発現を誘導し、光遺伝学による特定の神経回路の役割の違いを行動レベルで明らかにする。