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Spatiotemporal analysis of synaptic plasticity during memory consolidation

Research Project

Project/Area Number 23K23983
Project/Area Number (Other) 22H02720 (2022-2023)
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (B)

Allocation TypeMulti-year Fund (2024)
Single-year Grants (2022-2023)
Section一般
Review Section Basic Section 46010:Neuroscience-general-related
Research InstitutionKyoto University

Principal Investigator

後藤 明弘  京都大学, 医学研究科, 特定准教授 (10741332)

Project Period (FY) 2022-04-01 – 2025-03-31
Project Status Granted (Fiscal Year 2024)
Budget Amount *help
¥16,510,000 (Direct Cost: ¥12,700,000、Indirect Cost: ¥3,810,000)
Fiscal Year 2024: ¥5,070,000 (Direct Cost: ¥3,900,000、Indirect Cost: ¥1,170,000)
Fiscal Year 2023: ¥5,850,000 (Direct Cost: ¥4,500,000、Indirect Cost: ¥1,350,000)
Fiscal Year 2022: ¥5,590,000 (Direct Cost: ¥4,300,000、Indirect Cost: ¥1,290,000)
KeywordsLTP / シナプス可塑性 / 学習 / FRET / CALI / 長期記憶 / 前帯状皮質 / 内視顕微鏡 / 記憶固定化
Outline of Research at the Start

エピソード記憶は海馬で短期的に形成された後、皮質に移行して抽象化されることで長期的に保存される(記憶の固定化)が、その細胞機構は明らかではない。我々は近年、in vivoカルシウムイメージングを長期間皮質で行い、抽象化された空間を識別する空間文脈細胞を見出した。本課題では、この空間文脈細胞が記憶の固定化を担う細胞である可能性を検証する。そのために、シナプス可塑性の時間枠を検出する光遺伝学的手法を用い、記憶の形成に重要なシナプス可塑性が空間文脈細胞を形成する過程を時空間的に解析する。さらにシナプス可塑性に関与する分子活性をリアルタイムで測定し、記憶固定化を担うメカニズムを明らかにする。

Outline of Annual Research Achievements

前帯状皮質における長期記憶の細胞メカニズムを解明するため、同一個体の前帯状皮質において長期的に細胞活性とLTPを観察、制御が可能な光学技術の開発に取り組んだ。具体的には、細胞活性(Ca2+イメージング)とLTP(FRETイメージング)の観察、光遺伝学のための光照射を可能とする内視顕微鏡の組み立てに取り組んだ。ファイバー内視顕微鏡では、直径2ミクロン程度の光ファイバー数千本が束ねられたファイバーバンドルの一端を脳の各部位に挿入し、もう一端を共焦点顕微鏡でスキャンするため、複数の光学系を組むことが可能である。
今年度はCa2+イメージングを行うための内視顕微鏡システムのファイバーと光学系の基盤を確立した。またFRETイメージングあるいは光照射をCa2+イメージングと同時に行うための光学系のセットアップを行った。FRETイメージングを行うための新たなレーザー(445nm, 651nmレーザー)や制御基板の手配を行ったが、納品が来年度になるため、FRET用の光学系の組み立てなどのセットアップは来年度になる見込みである。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

今年度はカルシウムイメージングとFRETを同時に可能とする内視顕微鏡の開発を計画していた。FRETの光学系は来年度に構築する予定であるが、その他の光学系は本年度に確立できたのでおおむね順調に進展している。

Strategy for Future Research Activity

来年度以降はFRET用の光学系の確立を行う。また完成した内視顕微鏡を実際に用いることで、前帯状皮質において長期記憶を担う細胞活性の同定を行っていく予定である。

Report

(1 results)
  • 2022 Annual Research Report
  • Research Products

    (2 results)

All 2023 2022

All Journal Article (1 results) (of which Peer Reviewed: 1 results) Presentation (1 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results)

  • [Journal Article] Offline neuronal activity and synaptic plasticity during sleep and memory consolidation2022

    • Author(s)
      Goto Akihiro、Hayashi Yasunori
    • Journal Title

      Neuroscience Research

      Volume: - Pages: 29-36

    • DOI

      10.1016/j.neures.2022.12.021

    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] A new optogenetics reveals the spatiotemporal window of synaptic plasticity events during memory consolidation.2023

    • Author(s)
      Akihiro Goto
    • Organizer
      ACC International Symposium 2023
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research

URL: 

Published: 2022-04-19   Modified: 2024-08-08  

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