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恐怖記憶の獲得・固定・想起・消去の基盤となる神経ダイナミクスの解明

Publicly Offered Research

Project AreaConstructive understanding of multi-scale dynamism of neuropsychiatric disorders
Project/Area Number 21H00209
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 Metropolitan University (2022)
Osaka City University (2021)

Principal Investigator

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

Project Period (FY) 2021-04-01 – 2023-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2022)
Budget Amount *help
¥7,800,000 (Direct Cost: ¥6,000,000、Indirect Cost: ¥1,800,000)
Fiscal Year 2022: ¥3,900,000 (Direct Cost: ¥3,000,000、Indirect Cost: ¥900,000)
Fiscal Year 2021: ¥3,900,000 (Direct Cost: ¥3,000,000、Indirect Cost: ¥900,000)
Keywords記憶 / 恐怖記憶 / 海馬 / 扁桃体 / 前頭前野 / レム睡眠 / ノンレム睡眠 / 発火頻度 / 恐怖条件付け / オシレーション / セル・アセンブリ / 同期活動 / sharp-wave ripples / 心的外傷後ストレス障害
Outline of Research at the Start

恐怖条件付け学習を用いた恐怖記憶の形成と消去は、心的外傷後ストレス障害(PTSD)とその治療のモデルとして広く研究されてきた。その結果、恐怖記憶の形成や消去には、扁桃体、腹側海馬、前頭前野など複数の領域が関わることがわかってきた。しかし、どのような脳領域間・神経細胞間の相互作用が恐怖記憶の獲得・固定・想起・消去に関わるのかは不明である。本研究は超多点計測を適用し、扁桃体、腹側海馬、前頭前野からそれぞれ約100個の神経細胞の活動を恐怖記憶の形成前から消去後まで連続して記録し、恐怖記憶の獲得・固定・想起・消去の基盤となる神経ネットワークの時間的・空間的ダイナミクスの全貌を明らかにする。

Outline of Annual Research Achievements

恐怖条件付けによる恐怖記憶は、心的外傷後ストレス障害のモデルとして研究され、扁桃体・前頭前野・腹側海馬などの領域が関わることが明らかとなった。しかし、どのような脳領域間・神経細胞間のネットワークダイナミクスが恐怖記憶の獲得・固定・想起・消去の一連の過程に関わるのかは未だに不明である。本研究は多脳領域同時・大規模電気生理学計測を開発し、恐怖記憶の形成前から消去後まで連続して、扁桃体・前頭前野・腹側海馬からそれぞれ約100個の神経細胞の活動を記録した。得られたデータを数理的に解析し、記憶の形成時や想起時に、恐怖を表現する神経細胞群を同定した。次に、それらの細胞群が記憶の定着に重要な睡眠時にどのように活動するかを調べた。その結果、海馬・扁桃体・前頭前野において、多くの細胞がレム睡眠中またはノンレム睡眠中に有意に活動が亢進すること、レム睡眠中に活動が亢進する細胞とノンレム睡眠中に活動が亢進する細胞では、記憶の形成時と想起時の反応や、海馬・扁桃体・前頭前野における高周波の脳波による活動の変調に有意な差があることを見出した。これらの成果は、記憶の定着に重要な睡眠中の活動と記憶情報の表現様式との相関を示唆するものである。

Research Progress Status

令和4年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和4年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(2 results)
  • 2022 Annual Research Report
  • 2021 Annual Research Report
  • Research Products

    (16 results)

All 2023 2022 2021 Other

All Int'l Joint Research (1 results) Journal Article (5 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Peer Reviewed: 5 results,  Open Access: 5 results) Presentation (10 results) (of which Int'l Joint Research: 6 results,  Invited: 7 results)

  • [Int'l Joint Research] University of Szeged(ハンガリー)

    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Journal Article] Fast network oscillations during non-REM sleep support memory consolidation2022

    • Author(s)
      Mizuseki Kenji、Miyawaki Hiroyuki
    • Journal Title

      Neuroscience Research

      Volume: - Pages: 3-12

    • DOI

      10.1016/j.neures.2022.12.019

    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Oscillation-coordinated, noise-resistant information distribution via the subiculum2022

    • Author(s)
      Mizuseki Kenji、Kitanishi Takuma
    • Journal Title

      Current Opinion in Neurobiology

      Volume: 75 Pages: 102556-102556

    • DOI

      10.1016/j.conb.2022.102556

    • Related Report
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    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] De novo inter-regional coactivations of preconfigured local ensembles support memory2022

    • Author(s)
      Miyawaki Hiroyuki、Mizuseki Kenji
    • Journal Title

      Nature Communications

      Volume: 13 Issue: 1 Pages: 1272

    • DOI

      10.1038/s41467-022-28929-x

    • URL

      https://ocu-omu.repo.nii.ac.jp/records/2020112

    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Intersectional, anterograde transsynaptic targeting of neurons receiving monosynaptic inputs from two upstream regions2022

    • Author(s)
      Kitanishi Takuma、Tashiro Mariko、Kitanishi Naomi、Mizuseki Kenji
    • Journal Title

      Communications Biology

      Volume: 5 Issue: 1 Pages: 1-8

    • DOI

      10.1038/s42003-022-03096-3

    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] The Medial Septum as a Potential Target for Treating Brain Disorders Associated With Oscillopathies2021

    • Author(s)
      Takeuchi Yuichi、Nagy Anett J.、Barcsai Livia、Li Qun、Ohsawa Masahiro、Mizuseki Kenji、Berenyi Antal
    • Journal Title

      Frontiers in Neural Circuits

      Volume: 15 Pages: 701080-701080

    • DOI

      10.3389/fncir.2021.701080

    • URL

      https://localhost/en/publications/890e390b-0ec7-42a7-8ede-1dd1abbecf91

    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Presentation] NREM-active and REM-active cells in the limbic and cortical regions are differently modulated by fast network oscillations and behaviors2023

    • Author(s)
      Risa Kajiya, Hiroyuki Miyawaki, Kenji Mizuseki
    • Organizer
      第100回日本生理学会大会
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      2022 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 海馬台における空間情報の表現と情報ルーティング2022

    • Author(s)
      水関健司
    • Organizer
      千里ライフサイエンスセミナーT4 脳の情報処理研究の最前線:神経コーディングやオシレーションを中心として
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      2022 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] 大規模電気生理学と光遺伝学を用いた 海馬の記憶メカニズムの解明2022

    • Author(s)
      水関健司
    • Organizer
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    • Author(s)
      水関健司
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    • Invited
  • [Presentation] NREM-active and REM-active cells in the limbic and cortical regions are differently modulated by fast network oscillations and behaviors2022

    • Author(s)
      Risa Kajiya, Hiroyuki Miyawaki, Kenji Mizuseki
    • Organizer
      第45回日本神経科学大会
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      2022 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Experience-dependent inter-regional coactivations of cell ensembles support memory2022

    • Author(s)
      Hiroyuki Miyawaki, Kenji Mizuseki
    • Organizer
      第45回日本神経科学大会
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      2022 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] セル・アセンブリの領域間同期活動による恐怖記憶の全体表現2022

    • Author(s)
      水関健司
    • Organizer
      第99回日本生理学会大会
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      2021 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Pathway-specific information outflow from the subiculum2021

    • Author(s)
      Kenji Mizuseki
    • Organizer
      National Institute of Genetics Symposium "Circuit Construction in the Mammalian Brain"
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] 恐怖記憶を支える海馬・扁桃体・前頭前野の セル・アセンブリ同期活動2021

    • Author(s)
      水関健司
    • Organizer
      生理学研究所研究会 多様な視点から情動を捉え直す
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      2021 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] Elucidation of information processing in the hippocampus using large-scale electrophysiology and optogenetics2021

    • Author(s)
      Kenji Mizuseki
    • Organizer
      Kyoto University Graduate School of Medicine, Neuroscience Lecture
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research / Invited

URL: 

Published: 2021-04-28   Modified: 2023-12-25  

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