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神経活動の可塑性と記憶におけるレム睡眠の役割

Publicly Offered Research

Project AreaPrinciples of memory dynamism elucidated from a diversity of learning systems
Project/Area Number 16H01279
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)

Allocation TypeSingle-year Grants
Review Section Biological Sciences
Research InstitutionOsaka City University

Principal Investigator

水関 健司  大阪市立大学, 大学院医学研究科, 教授 (80344448)

Project Period (FY) 2016-06-30 – 2018-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2017)
Budget Amount *help
¥8,320,000 (Direct Cost: ¥6,400,000、Indirect Cost: ¥1,920,000)
Fiscal Year 2017: ¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2016: ¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Keywordsレム睡眠 / 記憶 / 海馬台 / 扁桃体 / 前頭前野 / 海馬 / 発火頻度 / 可塑性 / 腹側被蓋野 / 同期性 / 同期発火
Outline of Annual Research Achievements

レム睡眠の機能については殆ど分かっていない。最近筆者らは、レム睡眠が海馬の神経細胞の発火頻度の減少と同期性の上昇を引き起こすことを見出した(Grosmark et al., 2012)。本研究は、レム睡眠が海馬以外の脳領域でも神経細胞の発火頻度の減少と同期性の上昇を引き起こすかを調べた。さらに、レム睡眠による発火頻度や同期性の変化と記憶や情報処理の関係を明らかにすることで、神経活動の可塑性と記憶におけるレム睡眠の役割を解明することを目指した。
本年度はまず、解剖学的に海馬体の出口層にあたる海馬台と呼ばれる領域の投射神経細胞に対して、レム睡眠による発火頻度や同期性の調節が投射先依存的である可能性を調べた。そのために、自由行動中の動物に大規模電気生理学と光遺伝学的手法を組み合わせて適用することで、記録している海馬台の投射神経細胞を投射先により分類する手法を確立した。この方法を用いて、場所記憶課題中とその前後の睡眠の記録をとり、それぞれの投射先脳領域へ投射している海馬台の神経細胞が行動中にどのような場所情報や記憶情報を表現し、その活動性がレム睡眠によってどのように制御されているかを網羅的に調べる系を立ち上げた。
さらに、記憶の形成・固定・消去の過程で、腹側海馬・前頭前野・扁桃体の各領域において、個々の神経細胞の行動中における情報表現とレム睡眠による活動性の相関を調べる系を立ち上げた。この研究のためにはシリコンプローブを使って脳の3箇所から同時記録することが必要であるため、3Dプリンタを用いてシリコンプローブを高密度に装着する方法を確立した。レム睡眠の後に行われる記憶の固定のテストや記憶消去の固定のテストなどの結果と、レム睡眠による発火頻度や同期性の変化との相関を調べることで、レム睡眠による発火頻度や同期性の調節がどのように記憶と関わっているのかを直接的に判定できる系を立ち上げた。

Research Progress Status

29年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

29年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(2 results)
  • 2017 Annual Research Report
  • 2016 Annual Research Report
  • Research Products

    (18 results)

All 2018 2017 2016 Other

All Journal Article (4 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results,  Peer Reviewed: 4 results,  Open Access: 2 results,  Acknowledgement Compliant: 2 results) Presentation (9 results) (of which Int'l Joint Research: 4 results,  Invited: 8 results) Remarks (5 results)

  • [Journal Article] Hippocampal information processing across sleep/wake cycles2017

    • Author(s)
      Mizuseki,K., and Miyawaki,H.
    • Journal Title

      Neurosci. Res.

      Volume: 118 Pages: 30-47

    • DOI

      10.1016/j.neures.2017.04.018

    • NAID

      120006360996

    • URL

      https://ocu-omu.repo.nii.ac.jp/records/2020117

    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Network mechanisms of hippocampal laterality, place coding, and goal-directed navigation.2017

    • Author(s)
      Kitanishi,T., Ito,H.T., Hayashi,Y., Shinohara,Y., Mizuseki,K., Hikida,T.
    • Journal Title

      J. Physiol Sci.

      Volume: 67 Issue: 2 Pages: 247-258

    • DOI

      10.1007/s12576-016-0502-z

    • NAID

      40021113908

    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Hippocampal Information Processing Across Sleep/Wake Cycles.2017

    • Author(s)
      Mizuseki K, Miyawaki H
    • Journal Title

      Neurosci. Res.

      Volume: 印刷中

    • NAID

      120006360996

    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] A Comparison of Visual Response Properties in the Lateral Geniculate Nucleus and Primary Visual Cortex of Awake and Anesthetized Mice.2016

    • Author(s)
      Durand,S., Iyer,R., Mizuseki,K., de,V.S., Mihalas,S., and Reid,R.C.
    • Journal Title

      J. Neurosci.

      Volume: 36 Issue: 48 Pages: 12144-12156

    • DOI

      10.1523/jneurosci.1741-16.2016

    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Presentation] Temporal coordination of neuronal activity in the entorhinal-hippocampal loop2018

    • Author(s)
      Kenji Mizuseki
    • Organizer
      The 4th CiNet Conference - Functional and anatomical connectivity, Center for Information and Neural Networks
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Regulation of neuronal excitability by REM sleep2018

    • Author(s)
      Kenji Mizuseki
    • Organizer
      Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas, “Principles of memory dynamism elucidated from a diversity of learning systems” 2018 workshop and meeting
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 海馬の神経回路における情報処理機構2018

    • Author(s)
      水関 健司
    • Organizer
      名古屋大学 環境医学研究所セミナー
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    • Invited
  • [Presentation] 睡眠時における海馬の情報処理機構2017

    • Author(s)
      水関 健司
    • Organizer
      日本睡眠学会
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    • Invited
  • [Presentation] 海馬の情報処理機構2017

    • Author(s)
      水関 健司
    • Organizer
      大阪市立大学 杉本・阿倍野ライフサイエンス談話会
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    • Invited
  • [Presentation] 海馬の神経回路における情報処理機構2017

    • Author(s)
      水関 健司
    • Organizer
      大阪大学大学院生命機能研究科 生命機能研究科セミナー
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    • Invited
  • [Presentation] 海馬・嗅内皮質の情報処理機構2016

    • Author(s)
      水関健司
    • Organizer
      日本麻酔科学会 第62回関西支部学術集会
    • Place of Presentation
      大阪国際交流センター(大阪府大阪市)
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      2016 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] Hippocampal CA1 pyramidal cells form functionally distinct sublayers2016

    • Author(s)
      水関健司
    • Organizer
      日本神経科学学会
    • Place of Presentation
      パシフィコ横浜(神奈川県横浜市)
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      2016 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Information processing in the entorhinal-hippocampal circuit2016

    • Author(s)
      水関健司
    • Organizer
      National Institute for Physiological Sciences International Symposium "Towards elucidation of memory engram"
    • Place of Presentation
      生理学研究所(愛知県岡崎市)
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      2016 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Remarks] 大阪市立大学医学部 神経生理学教室

    • URL

      http://www.med.osaka-cu.ac.jp/physiology2/

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      2017 Annual Research Report
  • [Remarks] 大阪市立大学 大学院医学研究科 神経生理学

    • URL

      http://www.med.osaka-cu.ac.jp/departments/bunshi-cellsignaling.shtml

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      2017 Annual Research Report
  • [Remarks] google scholar citation

    • URL

      https://scholar.google.com/citations?user=Yfq0HloAAAAJ&hl=ja

    • Related Report
      2017 Annual Research Report
  • [Remarks] researchmap

    • URL

      https://researchmap.jp/kenjimizuseki/?lang=japanese

    • Related Report
      2017 Annual Research Report
  • [Remarks] researcherID

    • URL

      http://www.researcherid.com/ProfileView.action?SID=U2CKOS4B8uP7NxEuUB4&returnCode=ROUTER.Success&queryString=KG0UuZjN5Wmgu8pvTYBecFnF160J2BGXTakfdOBaKFY%253D&SrcApp=CR&Init=Yes

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Published: 2016-07-04   Modified: 2018-12-17  

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