連合記憶に関わる霊長類大脳皮質層構造の機能分化：構造ＭＲＩと電気生理学による研究

• Project/Area Number: 25830001
• Research Category: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Research Field: Neurophysiology / General neuroscience
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 小谷野 賢治 東京大学, 医学(系)研究科(研究院), 助教 (90613315)
• Project Period (FY): 2013-04-01 – 2015-03-31
• Project Status: Discontinued (Fiscal Year 2014)
• Budget Amount: ¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000); Fiscal Year 2015: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000); Fiscal Year 2014: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000); Fiscal Year 2013: ¥1,820,000 (Direct Cost: ¥1,400,000、Indirect Cost: ¥420,000)
• Keywords: MRI / 皮質層構造 / 電気生理 / 連合記憶 / 高次認知機能 / 霊長類 / エルジロイ / 微小電極

Outline of Annual Research Achievements

本研究では、視覚性連合記憶に関する大脳皮質層構造の機能分化を調べることで、その情報処理過程を解明することを目的としている。そのために、本研究の全研究期間を通して神経活動データの収集および解析・MRIデータの収集および解析・組織切片の作成およびその解析を行った。これらの結果については既にその予備的な発見の一部を国際学会で発表しており、現在は全体をまとめた論文を執筆中である。
最終年度前年までにおいては、視覚性連合記憶課題を遂行中の２個体から神経活動データの記録を行い、また構造MRI画像を合わせて使用することでその記録部位を同定していた。最終年度においてはこれら神経活動記録を行った計２個体を対象に、組織学切片の３次元的再構成および神経活動記録部位の決定を行った。具体的にはまず、大脳皮質層構造を描出するためにニッスル染色した組織切片に対し、嗅周皮質周辺の高解像度顕微鏡画像(1.06 μm/pixel)を取得した。次いで、別に撮像しておいた解像度75μmの灌流固定脳組織のMRI３次元画像をテンプレートとして、前後の連続性を確認しながら組織切片画像を３次元に再構成した。この嗅周皮質３次元組織切片モデルに対し、MRI画像上で位置を同定した神経細胞活動記録部位をアフィン変換行列により対応させ、それぞれがどの層構造に存在するのかを個別に決定した。これら手法による神経細胞活動記録部位同定の精度を電気的傷害標識により評価したところ、標準偏差は±80μm以内であった。神経細胞活動を大脳皮質層構造との関連に注目して解析したところ、記憶に関係した遅延活動が皮質の深部側により強く関連しているということ、さらに深部の中でも大脳皮質の層ごとに異なる処理をしているということが分かった。現在、上記の成果をまとめて学術雑誌への投稿原稿を執筆中であり、近日中に発表できる見込みである。

Research Products

• [Journal Article] Distinct neuronal interactions in anterior inferotemporal areas of macaque monkeys during retrieval of object association memory. (2014)
  • Author(s): Hirabayashi, T., Tamura, K., Takeuchi, D., Takeda, M., Koyano, W.K., and Miyashita, Y.
  • Journal Title: J. Neurosci. Volume: 34 Issue: 28 Pages: 9377-9388
  • DOI: 10.1523/jneurosci.0600-14.2014
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Characterization of the properties of seven promoters in the motor cortex of rats and monkeys after lentiviral vector-mediated gene (2013)
  • Author(s): Yaguchi M., et al.
  • Journal Title: Human Gene Therapy Methods Volume: 24 Issue: 6 Pages: 333-344
  • DOI: 10.1089/hgtb.2012.238
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Presentation] Microcircuits for hierarchical coding of object-object association across inferotemporal areas of macaques (2014)
  • Author(s): Toshiyuki Hirabayashi, Keita Tamura, Daigo Takeuchi, Masaki Takeda, Kenji W. Koyano, and Yasushi Miyashita
  • Organizer: Society for Neuroscience Annual Meeting 2014
  • Place of Presentation: Washington convention center, Washington DC, USA
  • Year and Date: 2014-11-19
• [Presentation] MRI-assisted single-unit recording revealed precise neuronal map in the perirhinal cortices of macaque monkeys performing a visual pair-association task. (2013)
  • Author(s): Koyano KW, Takeda M, Matsui T, Ohashi Y, Hirabayashi T, Kakizawa K, Watanabe T, Miyashita Y.
  • Organizer: Society for Neuroscience 43rd annual meeting, 2013
  • Place of Presentation: San Diego, CA, USA
• [Presentation] Across-areal signal flow between area 36 and TE of macaques performing the pair-association task. (2013)
  • Author(s): Takeda M, Koyano KW, Hirabayashi T, Ishii T, Watanabe T, Miyashita Y.
  • Organizer: Society for Neuroscience 43rd annual meeting, 2013
  • Place of Presentation: San Diego, CA, USA
• [Presentation] Directional signal flow between different classes of memory neurons during retrieval of object association memory in macaque inferior temporal cortex. (2013)
  • Author(s): Hirabayashi T, Takeuchi D, Tamura K, Takeda M, Koyano KW, Miyashita Y.
  • Organizer: Society for Neuroscience 43rd annual meeting, 2013
  • Place of Presentation: San Diego, CA, USA
• [Presentation] EGFP expressions in the cerebral cortex of rats and monkeys under control of various promoters after lentiviral transduction. (2013)
  • Author(s): Yaguchi M, Ohashi Y, Tsubota T, Sato A, Koyano KW, Wang N, Matsuyama M, Sekine T, Miyashita Y.
  • Organizer: Society for Neuroscience 43rd annual meeting, 2013
  • Place of Presentation: San Diego, CA, USA
• [Presentation] Across-areal analysis of mnemonic backward signal flow between area 36 and TE of macaques. (2013)
  • Author(s): Takeda M, Koyano KW, Miyashita Y.
  • Organizer: Neuro 2013（第36回日本神経科学大会・第56回日本神経化学会大会・第23回日本神経回路学会大会合同大会）
  • Place of Presentation: 京都国際会館、京都
• [Presentation] Comparison of seven promoters in the rat and monkey cerebral cortices using lentiviral vectors. (2013)
  • Author(s): Yaguchi M, Ohashi Y, Tsubota T, Sato A, Koyano KW, Wang N, Matsuyama M, Sekine T, Miyashita Y.
  • Organizer: Neuro 2013（第36回日本神経科学大会・第56回日本神経化学会大会・第23回日本神経回路学会大会合同大会）
  • Place of Presentation: 京都国際会館、京都