連合記憶想起における側頭葉サブ領域間神経回路の研究

• Project Area: Principles of memory dynamism elucidated from a diversity of learning systems
• Project/Area Number: 16H01281
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Biological Sciences
• Research Institution: Juntendo University
• Principal Investigator: 竹田 真己 順天堂大学, 医学部, 特任准教授 (00418659)
• Project Period (FY): 2016-04-01 – 2018-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2017)
• Budget Amount: ¥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: 長期記憶 / 側頭葉 / 電気生理学 / MRI / 記憶 / 大脳皮質

Outline of Annual Research Achievements

記憶の情報処理メカニズムに関して、皮質層レベルの情報処理（メゾスコピック）から関連領野間の情報処理（マクロスコピック）まで複数の空間スケールにおける情報処理に注目して研究を進め、論文発表等を行った。
前年度に、対連合記憶課題を遂行中のサルを用いて、微小電極記録法、MRIと組織切片法を組み合わせることで、記録ニューロンの皮質層を同定し、側頭葉36野では第5層に存在するニューロンが連合記憶を符号化する一方で、第6層のニューロンは想起された情報を出力することを明らかにした。(Koyano et al)。また、ECoG電極を用いて高密度皮質脳波を測定し、記憶想起信号の伝播過程を調べることで36野を含む側頭葉全体が記憶想起にどのような働きをしているのかについて研究を行った。側頭葉から海馬にわたってシータ波帯域の特徴的伝播信号を同定し、この伝播信号が記憶想起に必要であることを明らかにした (Nakahara et al)。さらに、側頭葉を含む脳全体の記憶想起システムについても研究を行った。メタ記憶課題遂行中のサルのfMRIイメージングおよび薬理学神経活動抑制を行い、メタ記憶関連脳領域を同定した (Miyamoto et al) 。
本年度は、こうした研究成果を発展させ、近年発展しつつある光遺伝学による神経活動操作をサルに応用し、再認記憶における側頭葉ニューロンの活動の因果的役割について研究を行った。AAVウィルスベクターによりサル側頭葉３６野にチャネルロドプシンを発現させ、視覚性再認記憶課題遂行中に光照射をすることによって、３６野ニューロンの活動を人為的に高めた。その結果、サルの再認判断は、以前見たことのある視覚刺激でも以前見たことのない視覚刺激でも、見たことがあると判断するようにバイアスが生じた。この傾向は３６野内のどの領域でも一貫して見られた（Tamura et al）。

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。

Research Products

• [Journal Article] Conversion of object identity to object-general semantic value in the primate temporal cortex. (2017)
  • Author(s): Tamura, K., Takeda, M., Setsuie, R., Tsubota, T., Hirabayashi, T., Miyamoto, K., and Miyashita, Y.
  • Journal Title: Science Volume: 357 Issue: 6352 Pages: 687-692
  • DOI: 10.1126/science.aan4800
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Causal neural network of metamemory for retrospection in primates (2017)
  • Author(s): Miyamoto, K., Osada, T., Setsuie, R., Takeda, M., Tamura, K., Adachi, Y., and Miyashita, Y.
  • Journal Title: Science Volume: 355 Issue: 6321 Pages: 188-193
  • DOI: 10.1126/science.aal0162
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Brain Mechanism for Successful Memory Retrieval (2016)
  • Author(s): 竹田真己
  • Journal Title: BRAIN and NERVE Volume: 68 Issue: 4 Pages: 473-477
  • DOI: 10.11477/mf.1416200420
  • ISSN: 1344-8129, 1881-6096
  • Year and Date: 2016-04-01
• [Journal Article] Laminar module cascade from layer 5 to 6 implementing cue-to-target conversion for object memory retrieval in the primate temporal cortex (2016)
  • Author(s): Koyano, K., Takeda, M., Matsui, T., Hirabayashi, T., Ohashi, Y., Miyashita, Y.
  • Journal Title: Neuron Volume: 92 Issue: 2 Pages: 518-529
  • DOI: 10.1016/j.neuron.2016.09.024
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Associative-memory representations emerge as shared spatial patterns of theta activity spanning the primate temporal cortex (2016)
  • Author(s): Kiyoshi Nakahara, Ken Adachi, Keisuke Kawasaki, Takeshi Matsuo, Hirohito Sawahata, Kei Majima, Masaki Takeda, Sayaka Sugiyama, Ryota Nakata, Atsuhiko Iijima, Hisashi Tanigawa, Takafumi Suzuki, Yukiyasu Kamitani, Isao Hasegawa
  • Journal Title: Nature Communications Volume: 未定 Issue: 1 Pages: 11827-11827
  • DOI: 10.1038/ncomms11827
  • NAID: 120005822769
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Presentation] ArchT-mediated optogenetic inhibition in vivo by red-shifted off-peak 594 nm light compared with that by on-peak 532 nm light. (2017)
  • Author(s): Setsuie, R., Tamura, K., Takeda, M., Miyamoto, K., and Miyashita, Y.
  • Organizer: 日本神経科学学会
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] mechanism for successful memory recall: layer specific inter-areal circuit in temporal cortex (2016)
  • Author(s): Takeda, M.
  • Organizer: The 39th annual meeting of the Japan neuroscience society
  • Place of Presentation: Yokohama
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Efficient ArchT-mediated optogenetic inhibition by red-shifted off-peak 594-nm light in vivo (2016)
  • Author(s): Setsuie, R., Tamura, K., Takeda, M., Miyamoto, K., and Miyashita, Y.
  • Organizer: Society for Neuroscience
  • Place of Presentation: San Diego
  • Int'l Joint Research
• [Book] Physics of the Mind and Brain Disorders: Integrated Neural Circuits Supporting the Emergence of Mind. (2017)
  • Author(s): Takeda, M. (Opris, I and Casanova, M.F. Eds)
  • Total Pages: 783
  • Publisher: Springer
• [Remarks] なじみ深さや目新しさの印象を支配する神経信号を発見！
  • URL: http://www.juntendo.ac.jp/news/20170818-01.html
• [Remarks] タイトル 記憶を思い出す際の脳の新たな仕組みを解明
  • URL: http://www.juntendo.ac.jp/albums/abm.php?f=abm00017685.pdf&n=NewsRelease20161007%E8%A8%98%E6%86%B6.pdf
• [Remarks] Brain microcircuit for higher cognitive functions
  • URL: http://www.juntendo.ac.jp/albums/abm.php?f=abm00017732.pdf&n=PressRelease20161006%EF%BC%88English%EF%BC%89.pdf