Memory transfer mechanisms based on dynamics of cell assembly activity
| Project/Area Number |
23K24204
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| Project/Area Number (Other) |
22H02943 (2022-2023)
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Allocation Type | Multi-year Fund (2024)
Single-year Grants (2022-2023) |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 51020:Cognitive and brain science-related
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| Research Institution | Tokyo Metropolitan Institute of Medical Science (2023-2024)
University of Toyama (2022) |
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Principal Investigator |
鈴木 章円 公益財団法人東京都医学総合研究所, 脳・神経科学研究分野, 主席研究員 (40424684)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2024)
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| 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: ¥6,890,000 (Direct Cost: ¥5,300,000、Indirect Cost: ¥1,590,000)
Fiscal Year 2022: ¥5,850,000 (Direct Cost: ¥4,500,000、Indirect Cost: ¥1,350,000)
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| Keywords | セルアセンブリ / 領域内変化 / 領域間相互作用 / 海馬 / 前頭前野 / 記憶 / 睡眠 / 多点イメージング |
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| Outline of Research at the Start |
エピソード記憶の形成や想起に重要な脳領域として海馬がある。これまでの研究により、記憶形成後、その記憶の想起には初めは海馬を必要とするが、時間経過に伴い徐々に海馬は不必要となり、代わりに大脳皮質が必要となることが明らかになっている。これらの知見から、「記憶は、時間経過とともに海馬から大脳皮質に徐々に移行され、最終的に大脳皮質に貯蔵される」と考えられている。しかしながら、どのようにして記憶が移行していくのか、未だ謎が多い。
本研究では、リアルタイムで多脳領域から神経活動を計測・認識・操作する技術を用いて、記憶の動的な変化を捉えることで「記憶移行メカニズム」を明らかにする。
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| Outline of Annual Research Achievements |
エピソード記憶の形成や想起に重要な脳領域として海馬がある。これまでの研究により、記憶形成後、その記憶の想起には初めは海馬を必要とするが、時間経過に伴い徐々に海馬は不必要となり、代わりに大脳皮質が必要となることが明らかになっている。これらの知見から、「記憶は、時間経過とともに海馬から大脳皮質に徐々に移行され、最終的に大脳皮質に貯蔵される」と考えられている。しかしながら、どのようにして記憶が移行していくのか、未だ謎が多い。本研究では、リアルタイムで多脳領域から神経活動を計測・認識・操作する技術を用いて、記憶の動的な変化を捉えることで「記憶移行メカニズム」を明らかにすることを目的としている。
令和5年度は、年度途中での私自身の所属機関変更に伴い、旧所属先での機器やサンプルの整理・移動と、現所属先での機器、のセットアップ、サンプルの作製調整、さらに実験系の再現に多くの時間を費やすことになった。このような状況だが、現所属先において、マウスを用い、海馬や前頭前野を必要とする学習行動課題を再現することができた。また、この課題を用いて、上記の脳領域より、学習時やその後の睡眠時におけるセルアセンブリ活動を超微細蛍光内視鏡により計測し、学習時や睡眠時のサブ・セルアセンブリを抽出することにも成功した。現在、このサブ・セルアセンブリ活動変化と記憶の移行に伴う2領域間でのサブ・セルアセンブリ活動の同調性や連続性などの法則を調べている。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
本年度は、年度途中での所属機関の変更により、研究遂行に関して、旧所属先での実験機器・サンプルの整理や移動、さらに現所属先での実験機器のセットアップやマウスを用いた行動実験系の再現に多くの時間が必要となったため、当初の予定よりも研究は遅れている。
しかし、現所属先での研究準備もようやく完了し、研究ができる状況になってきており、次年度は遅延することなく、研究を遂行できると考えている。
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| Strategy for Future Research Activity |
次年度は、光や報酬に応答したサブ・セルアセンブリ活動が記憶の質的遷移とともにどのようにして変化していくのか、その因果関係を調べる。そのためには、これらサブ・セルアセンブリの活動を人為的に制御するシステムが必要である。そこで、カルシウムセンサータンパク質であるGCaMP7をAAV感染法により、WTマウスの海馬（CA1）と前頭前野へ発現させる。その後、Light-Reward association taskに供し、CA1および前頭前野より学習時やその後に睡眠時のセルアセンブリ活動を超微細蛍光内視鏡(U-FEIS)により計測する。そして、 光や報酬などに応じたサブ・セルアセンブリ活動を抽出し、繰り返し学習後の睡眠時の、サブ・セルアセンブリ活動変化を記憶が移行するまで追い続け、同調性や連続性などの法則を明らかにする。同時に、サブ・セルアセンブリを形成する神経細胞にChR2もしくはArchTを発現させ、各サブ・セルアセンブリ活動を人為的に活性化または抑制した際の、記憶の移行を調べることで、上記で発見した法則性と記憶の移行の関係を明らかにする。
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Report
(2 results)
Research Products
(1 results)
