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記憶の多様な形成と再形成を可能にするセル・アセンブリの動的変容

Publicly Offered Research

Project AreaPrinciples of memory dynamism elucidated from a diversity of learning systems
Project/Area Number 16H01283
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 InstitutionDoshisha University

Principal Investigator

櫻井 芳雄  同志社大学, 脳科学研究科, 教授 (60153962)

Project Period (FY) 2016-04-01 – 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セル・アセンブリ / 記憶 / 海馬 / 新皮質 / ラット / 記憶形成 / ニューロン / 記憶課題 / 相互相関解析 / 再形成
Outline of Annual Research Achievements

すでに開発済みの複数の記憶課題、すなわち異なる音刺激対を用いた複数の条件性弁別課題を数日間にわたり次々と学習していくラットの海馬からマルチニューロン活動を記録し、異なる記憶の形成と再形成をとおして変化する神経細胞集団の発火頻度と同期発火について解析した。その結果、記憶課題Ⅱと記憶課題Ⅲの学習過程(Learn1とLearn2)それぞれにおいて、記憶が形成されつつある時期でのみ一過性の同期発火を示すニューロンペアがあり、そのペアはLearn1とLearn2で異なっていた。またそれら一過性の同期発火は、記憶が形成された学習完成期にはほぼ消失した。これらの結果から、以下の仮説を提示することができた。
(1)海馬で一時的に作られるセル・アセンブリ(temporary cell assembly)によって記憶が作られ、その記憶は新皮質に移されることで固定される。(2)その記憶が固定されるに伴い海馬のセル・アセンブリはリセットされ、次の新しい記憶を形成する際には異なるセル・アセンブリがまた一時的に作られる。(3)このような海馬のセル・アセンブリの柔軟なセット・リセットにより、限られた神経細胞集団により多様な記憶を次々形成することが可能となる。
また、これらの仮説を検証するため、新たなアデノ随伴ウイルスを用いたオプトジェネティクス法を開発した。この方法を活用することで、海馬のセル・アセンブリの活性化により新たな記憶課題の学習が促進されることを因果的に検証することが可能となった。

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

    (34 results)

All 2018 2017 2016 Other

All Journal Article (4 results) (of which Peer Reviewed: 4 results,  Open Access: 3 results,  Acknowledgement Compliant: 2 results) Presentation (26 results) (of which Int'l Joint Research: 7 results) Book (2 results) Remarks (2 results)

  • [Journal Article] Temporal and rate coding for discrete event sequences in the hippocampus.2017

    • Author(s)
      Terada S, Sakurai Y, Nakahara H, Fujisawa S.
    • Journal Title

      Neuron

      Volume: 94 Issue: 6 Pages: 1248-1262

    • DOI

      10.1016/j.neuron.2017.05.024

    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Left-right functional asymmetry of ventral hippocampus depends on aversiveness of situations2017

    • Author(s)
      Sakaguchi, Y. and Sakurai, Y.
    • Journal Title

      Behavioural Brain Research

      Volume: 325 Pages: 325-333

    • DOI

      10.1016/j.bbr.2017.02.028

    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Hippocampal-prefrontal theta phase synchrony in planning of multi-step actions based on memory retrieval2017

    • Author(s)
      Ishino, S., Takahashi, S., Ogawa, M. and Sakurai, Y.
    • Journal Title

      European Journal of Neuroscience

      Volume: 45 Issue: 10 Pages: 1313-1324

    • DOI

      10.1111/ejn.13547

    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Neural operant conditioning as a core mechanism of brain-machine interface control2016

    • Author(s)
      Sakurai, Y. and Song, K.
    • Journal Title

      Technologies

      Volume: 4 Issue: 3 Pages: 1-12

    • DOI

      10.3390/technologies4030026

    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] バーンズ迷路を用いたラットの他個体観察学習課題.2018

    • Author(s)
      山田基樹・櫻井芳雄
    • Organizer
      日本行動科学学会
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  • [Presentation] ラット脳における機能的左右半球差の意義解明とその応用.2018

    • Author(s)
      阪口幸駿
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      第7回東北脳科学ウィンタースクール
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      谷隅 勇太・廣川 純也・櫻井 芳雄・眞部 寛之
    • Organizer
      The first international symposium for frontend brain science: University of Yamanashi
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    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Representation of goal-related spatial information across different behavioral contexts in rat perirhinal cortex.2018

    • Author(s)
      大貫朋哉・櫻井芳雄・廣川純也
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      The first international symposium for frontend brain science: University of Yamanashi
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    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Retrieval of task-related multimodal memory in rat perirhinal cortex.2017

    • Author(s)
      大貫朋哉・櫻井芳雄・廣川純也
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      次世代脳プロジェクト 冬のシンポジウム2017
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  • [Presentation] 匂いで惹起された摂食行動時に応答する腹側テニアテクタの神経活動.2017

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      塩谷和基・村田航志・廣川純也・森憲作・櫻井芳雄・眞部寛之
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      次世代脳プロジェクト 冬のシンポジウム2017
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  • [Presentation] ラット背外側線条体の習慣形成における機能的半球差.2017

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      阪口幸駿・櫻井芳雄
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      2017年度生命科学系学会合同年次大会
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  • [Presentation] Differential routing of reinforcement signals from orbitofrontal cortex to striatum depending on environmental uncertainty.2017

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      Hirokawa, J., Li, S., Vaughan, A., Pie, J., Desban, L., Osako, Y., Ohnuki, T., Manabe, H., Sakurai, Y., and Kepecs, A
    • Organizer
      47th Society for Neuroscience Annual Meeting, 250.08.
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    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 高齢な脳と高齢な身体.2017

    • Author(s)
      櫻井芳雄
    • Organizer
      第81回日本心理学会大会
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  • [Presentation] 匂いに基づく摂食行動決定時、摂食中における腹側テニアテクタニューロンの活動.2017

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      塩谷和基・村田航志・廣川純也・櫻井芳雄・森憲作・眞部寛之
    • Organizer
      第6回人材育成フレームワークレクチャー
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  • [Presentation] 匂いと報酬の連合学習および逆転学習時の嗅皮質ニューロンの応答パターン.2017

    • Author(s)
      谷隅勇太・廣川純也・櫻井芳雄・森憲作・眞部寛之
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      第6回人材育成フレームワークレクチャー
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      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] ラットの嗅覚行動課題時および睡眠時の嗅皮質ニューロン活動の多細胞同時記録.2017

    • Author(s)
      谷隅勇太・櫻井芳雄・眞部寛之
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      第二回新学術領域「生物ナビゲーションのシステム科学」若手合宿
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  • [Presentation] 習慣化におけるラット背外側線条体の左半球優位性.2017

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      阪口幸駿・櫻井芳雄
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      第40回日本神経科学大会
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      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] 眼窩前頭皮質から線条体への投射細胞は環境の不確実性に依存して強化信号を伝達する.2017

    • Author(s)
      廣川純也・Li Shujing., Vaughan, Alex., Pie, Lambert, Jean., Desban, Laura,. 大迫優真・大貫朋哉・眞部寛之・櫻井芳雄
    • Organizer
      第40回日本神経科学大会
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      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] ラットの嗅周皮質における行動的に関係付けられたクロスモーダル刺激の神経表象.2017

    • Author(s)
      大貫朋哉・廣川純也・櫻井芳雄
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      第40回日本神経科学大会
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      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] 匂いに基づく摂食行動決定時、摂食中における腹側テニアテクタニューロンの活動.2017

    • Author(s)
      塩谷和基・廣川純也・櫻井芳雄・森憲作・眞部寛之
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      第40回日本神経科学大会
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      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] ラットにおける盲視.2017

    • Author(s)
      大迫優真・櫻井芳雄・廣川純也
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      第40回日本神経科学大会
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  • [Presentation] 視床下部外側野に投射する嗅皮質亜領域の同定.2017

    • Author(s)
      村田航志・小林憲太・深澤有吾・山口正洋・森憲作・眞部寛之
    • Organizer
      第40回日本神経科学大会
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      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] 匂いと報酬の連合学習および逆転学習時の嗅皮質ニューロンの応答パターン.2017

    • Author(s)
      谷隅勇太・廣川純也・櫻井芳雄・森憲作・眞部寛之
    • Organizer
      第40回日本神経科学大会
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      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] Left-right hemispheric functional asymmetry of ventral hippocampus and dorsolateral striatum.2017

    • Author(s)
      Sakaguchi, Y., Sakurai, Y.
    • Organizer
      26th International Behavioral Neuroscience Society Annual Meeting.
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  • [Presentation] Volitional modulation of neuronal activities among multiple neuron groups via neuronal operant conditioning2016

    • Author(s)
      Song, K., Takahashi, S. and Sakurai, Y.
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      46th Society for Neuroscience Annual Meeting
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      San Diego(アメリカ)
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      Machino, Y., Takahashi, S., and Sakurai, Y.
    • Organizer
      46th Society for Neuroscience Annual Meeting
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      San Diego(アメリカ)
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  • [Presentation] ラット皮質における随意的発火調節のニューロン集団間での転移2016

    • Author(s)
      宋基燦・高橋晋・櫻井芳雄
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      第39回日本神経科学大会
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      パシフィコ横浜(横浜市)
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      町野友理・高橋晋・櫻井芳雄
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      第39回日本神経科学大会
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      パシフィコ横浜(横浜市)
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  • [Presentation] 報酬確率学習課題中の海馬における神経表象2016

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      高橋裕美・廣川純也・高橋晋・櫻井芳雄
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      パシフィコ横浜(横浜市)
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  • [Presentation] How can the brain encode unlimited amount of memory? - temporary cell assemblies in hippocampus2016

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      Sakurai, Y, Hirokawa, J. and Manabe, H.
    • Organizer
      31st International Congress of Psychology
    • Place of Presentation
      パシフィコ横浜(横浜市)
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    • Int'l Joint Research
  • [Book] The physics of the mind and brain disorders.2018

    • Author(s)
      Sakurai, Y., Ohnuki, T., Shiroshita, R., Sakaguchi, Y., Shiotani, K., and Chi Jung Lee.
    • Total Pages
      793
    • Publisher
      Springer
    • ISBN
      9783319296746
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  • [Book] 改訂生理心理学第Ⅰ巻2017

    • Author(s)
      山田冨美雄・坂田省吾(編)
    • Total Pages
      313
    • Publisher
      北大路書房(京都)
    • ISBN
      9784762829727
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  • [Remarks] 同志社大学脳科学研究科神経回路情報伝達機構部門(櫻井ラボ)

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Published: 2016-04-26   Modified: 2018-12-17  

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