記憶情報の読み出し制御を担う神経回路の同定と解析

• Project Area: Systems molecular ethology to understand the operating principle of the nervous system
• Project/Area Number: 23115709
• 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: Kyoto University
• Principal Investigator: 松尾 直毅 京都大学, 白眉センター, 准教授 (10508956)
• Project Period (FY): 2011-04-01 – 2013-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2012)
• Budget Amount: ¥7,540,000 (Direct Cost: ¥5,800,000、Indirect Cost: ¥1,740,000); Fiscal Year 2012: ¥3,770,000 (Direct Cost: ¥2,900,000、Indirect Cost: ¥870,000); Fiscal Year 2011: ¥3,770,000 (Direct Cost: ¥2,900,000、Indirect Cost: ¥870,000)
• Keywords: 記憶 / マウス / 神経回路

Outline of Annual Research Achievements

動物は外界環境から多様かつ膨大な量の感覚情報を入力し、それらを脳内で保存し、必要に応じて読み出す作業を行い、最終的に“行動”という形で出力する。これらの機能は、動物が状況に応じて適切な行動を起こす上で重要な役割を果たしていると考えられるが、これら記憶情報の読み出し(想起）を担う神経回路やその仕組みはほとんど明らかになっていない。
そこで、任意の時期に任意の行動刺激により活動した神経細胞集団に選択的に任意の遺伝子操作を可逆的に行うことが可能な遺伝子改変マウスを作製し、記憶の獲得時に活動した神経細胞集団の活動を選択的に操作することにより、その記憶との因果関係を個体レベルで直接検証することを試みた。本研究では学習時に活動した神経細胞集団の活動を人為的に再活動するために、tetOプロモーターの制御下でDREADD (Designer Receptors Exclusively Activated by Designer Drug)を発現するマウスを利用した。DREADDはGタンパク質共役型受容体の変異体で、このうちGq型のもの（hM3Dq）は特異的な合成リガンド（CNO）が結合した時のみ、細胞に脱分極を起こすことが示されている。そこでcfos-tTA x tetO-hM3Dqダブルトランスジェニックマウスを用いてDox非存在条件下において恐怖条件付け学習課題を行うことにより学習課題時に活動した神経細胞集団にhM3Dqの発現による標識を行った。翌日にCNOによる人為的再活動を行い、恐怖記憶が人為的に想起されることを明らかにした。本研究による結果は、細胞・ネットワークレベルでの記憶情報の痕跡・実体を理解するための大きな手がかりとなる。

Research Progress Status

24年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

24年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] 記憶痕跡の可視化と操作 (2013)
  • Author(s): 松尾直毅
  • Journal Title: 生体の科学 Volume: 64 Pages: 36-40
• [Journal Article] Locally synchronized synaptic inputs (2012)
  • Author(s): Takahashi N, Kitamura K, Matsuo N, Mayford M, Kano M, Matsuki N, Ikegaya Y
  • Journal Title: Science Volume: 335 Issue: 6066 Pages: 353-356
  • DOI: 10.1126/science.1210362
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 記憶の獲得と想起:記憶痕跡の解明に向けたアプローチ (2011)
  • Author(s): 松尾直毅
  • Journal Title: 細胞工学 Volume: 30 Pages: 470-474
• [Presentation] 情動記憶の操作 (2013)
  • Author(s): 松尾直毅
  • Organizer: 情動研究会
  • Place of Presentation: 岡崎市
  • Year and Date: 2013-09-02
  • Invited
• [Presentation] Approach for understanding the mechanism linking multimodal information to emotional behavior (2013)
  • Author(s): 松尾直毅
  • Organizer: 日本神経科学学会
  • Place of Presentation: 京都市
  • Invited
• [Presentation] 記憶痕跡の探究 (2012)
  • Author(s): 松尾直毅
  • Organizer: 記憶回路研究会
  • Place of Presentation: 岡崎市
  • Invited
• [Presentation] Artificial Memory Retrieval by Manipulating a Neuronal Activity of a Specific Subset Group of Neurons (2012)
  • Author(s): 松尾直毅
  • Organizer: 日本分子生物学会
  • Place of Presentation: 福岡市
• [Presentation] 遺伝子改変マウスを用いた記憶痕跡の探究 (2011)
  • Author(s): 松尾直毅
  • Organizer: 第82回日本動物学会シンポジウム
  • Place of Presentation: 大雪クリスタルホール(旭川市)(招待講演)
  • Year and Date: 2011-09-21
• [Remarks]
  • URL: http://www.cp.kyoto-u.ac.jp/Matsuo/Matsuo_Lab/Home.html