睡眠中の新生ニュー ロンの活性化が記憶に及ぼす機能

• Project Area: Principles of memory dynamism elucidated from a diversity of learning systems
• Project/Area Number: 26115502
• 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: University of Tsukuba
• Principal Investigator: 坂口 昌徳 筑波大学, 国際統合睡眠医科学研究機構, 准教授 (60407088)
• Project Period (FY): 2014-04-01 – 2016-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2015)
• Budget Amount: ¥9,230,000 (Direct Cost: ¥7,100,000、Indirect Cost: ¥2,130,000); Fiscal Year 2015: ¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000); Fiscal Year 2014: ¥4,550,000 (Direct Cost: ¥3,500,000、Indirect Cost: ¥1,050,000)
• Keywords: 睡眠 / 記憶 / 新生ニューロン / adult neurogenesis / ニューロン新生 / 光遺伝学

Outline of Annual Research Achievements

本年度、成体脳で新生するニューロンが記憶の固定化に果たすメカニズムも明らかにするために研究活動を行った。これまでの実験から、成体の海馬で新生したニューロンが睡眠中に興奮することが、恐怖記憶の固定化に必要であることが明らかになった。
そこで本研究を論文として完成させるに当たり、様々な追加・補助データを取得するべく実験を行った。その過程で、幾つかの意外かつ重要な結果が得られた。まず、光遺伝学を使って記憶の固定化と睡眠の関係を調べるための実験系を構築するに当たり、恐怖記憶の固定化の過程を詳細に検討した。すると恐怖学習課題から約6時間の期間に、記憶の汎化が起こり易い時間帯が有ることが明らかになった。この事実は、それだけでも重要な知見であると考え論文発表を行った。また、本課題を遂行する上で重要な要素技術である光遺伝学実験手法を用いることで、恐怖記憶のリモートコントロール制御を可能にする新しいトランスジェニックマウスが完成したため、それについての論文発表を行った。さらに、睡眠時期をより詳細に区別しながら実験していく中で、新生ニューロンが果たす役割りを詳細に検討し、驚くべき表現形を得た。
この様に幾つかの重要な成果や発見を得たため、当初に予定していたイメージングやシナプス定量については若干に計画を変更した点も有る。何れについても技術は完成し、現在データの取得を急いでいる。また論文をまとめるために、柳沢正史機構長をはじめとして内外の専門家から多くの意見を聞き入れ、今後大きな成果へと繋がると期待される。
現在、恐怖記憶以外の記憶に関しても、上記表現形が一般化できるか等の最終実験を行っており、2016年度中に新しい論文の投稿を目指している。

Research Progress Status

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Effect of context exposure after fear learning on memory generalization in mice (2016)
  • Author(s): Fujinaka A, Li R, Hayashi M, Kumar D, Changarathil G, Naito K, Miki K, Nishiyama T, Lazarus M, Sakurai S, Kee N, Nakajima S, Wang SH, Sakaguchi M
  • Journal Title: Mol. Brain Volume: 9 Issue: 1 Pages: 1-7
  • DOI: 10.1186/s13041-015-0184-0
  • NAID: 120007128522
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] 心的外傷直後の場所刺激が記憶汎化に与える影響 (2016)
  • Author(s): 大石誠、坂口昌徳
  • Journal Title: 医学の歩み Volume: 未定
• [Journal Article] 脳内で新生するニューロンと中枢神経再生への応用 (2016)
  • Author(s): 坂口昌徳
  • Journal Title: ブレインサイエンスレビュー2016 Volume: 2016 Pages: 263-279
• [Journal Article] Inhibiting the Activity of CA1 Hippocampal Neurons Prevents the Recall of Contextual Fear Memory in Inducible ArchT Transgenic Mice. (2015)
  • Author(s): Sakaguchi M, Kim K, Yu LM, Hashikawa Y, Sekine Y, Okumura Y, Kawano M, Hayashi M, Kumar D, Boyden ES, McHugh TJ, Hayashi Y.
  • Journal Title: PLoS One. Volume: 10 Issue: 6 Pages: 1-11
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0130163
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Post-training ablation of adult-generated olfactory granule cells degrades odor-reward memories (2015)
  • Author(s): Arruda-Carvalho M, Akers KG, Guskjolen AJ, Sakaguchi M, Josselyn S, Frankland PW
  • Journal Title: Journal of Neuroscience Volume: 34(47) Issue: 47 Pages: 15793-15803
  • DOI: 10.1523/jneurosci.2336-13.2014
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] The role of adult-born neurons during sleep (2015)
  • Author(s): Sakaguchi M, Lazarus M, Yu LM, McHugh TJ, Sakurai T
  • Journal Title: 日本応用酵素協会誌 Volume: 49
• [Presentation] Effect of context exposure after fear learning on memory generalization in mice (2016)
  • Author(s): Li R, Fujinaka A, Hayashi M, Kumar D, Changarathil G, Naito K, Miki K, Nishiyama T, Lazarus M, Sakurai T, Kee N, Nakajima S, Wang SH, Sakaguchi M
  • Organizer: 第39回日本神経科学大会
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜, 神奈川県横浜市
  • Year and Date: 2016-07-20
• [Presentation] The activity of adult born neurons are necessary for memory consolidation during sleep (2016)
  • Author(s): Kumar D, Hayashi M, Hayashi X, Changarathil G, Singh S, Wintzer M, McHugh TJ, Sakurai T, Yanagisawa M, Sakaguchi M
  • Organizer: NCTC seminar
  • Place of Presentation: National Chiao-Tung University, Hsinchu(Taiwan)
  • Year and Date: 2016-05-26
  • Invited
• [Presentation] 新生ニューロンの光制御にて明らかにする記憶と睡眠の関係 (2016)
  • Author(s): 坂口昌徳, Deependra Kumar, 林政信, 林Xifang, Gopakumar Changarathil, 櫻井武
  • Organizer: 第８９回日本薬理学会年会
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜, 神奈川県横浜市
  • Year and Date: 2016-03-10
  • Invited
• [Presentation] Adult neurogenesis plays critical role in sleep stage dependent memory formation (2016)
  • Author(s): 坂口昌徳
  • Organizer: 金沢大学 脳肝センターシンポジウム
  • Place of Presentation: 全日空ホテル, 石川県金沢市
  • Year and Date: 2016-03-07
  • Invited
• [Presentation] The role of adult born neurons in memory consolidation during sleep-wake cycles (2016)
  • Author(s): Kumar D
  • Organizer: The 4th annual IIIS symposium
  • Place of Presentation: EPOCAL Tsukuba, Tsukuba, Ibaraki
  • Year and Date: 2016-02-26
  • Invited
• [Presentation] Erasing bad memories during sleep (2016)
  • Author(s): Kumar D
  • Organizer: Science Dialogue in Takezono High School
  • Place of Presentation: つくば市竹園高校, 茨城県つくば市
  • Year and Date: 2016-02-24
  • Invited
• [Presentation] Identification of brainstem neurons that play critical roles in sleep/wake and REM/NREM sleep regulation (2015)
  • Author(s): Kashiwagi M, Kanuka M, Sakaguchi M, Itohara S, Hayashi Y
  • Organizer: 日本分子生物学会
  • Place of Presentation: 神戸ポートアイランド, 兵庫県神戸市
  • Year and Date: 2015-12-01
  • Invited
• [Presentation] 睡眠中の新生ニューロンの興奮は、記憶形成に必要である (2015)
  • Author(s): 坂口 昌徳
  • Organizer: 第11回成体脳のニューロン新生懇談会
  • Place of Presentation: 名古屋市立大学, 愛知県名古屋市
  • Year and Date: 2015-11-14
• [Presentation] 成体脳に新生するニューロンの光制御により明らかにする,睡眠中の記憶形成機構 (2015)
  • Author(s): 坂口 昌徳
  • Organizer: 比較記憶研究会
  • Place of Presentation: 生理学研究所, 愛知県岡崎市
  • Year and Date: 2015-10-09
  • Invited
• [Presentation] 脳の再生 (2015)
  • Author(s): 坂口 昌徳
  • Organizer: 慶応義塾大学眼科学教室セミナー
  • Place of Presentation: 慶応義塾大学, 東京都新宿区
  • Year and Date: 2015-09-03
  • Invited
• [Presentation] Brain regeneration (2015)
  • Author(s): Sakaguchi M.
  • Organizer: Keio University Seminar in Dept. of Ophthalmology
  • Place of Presentation: 慶應義塾大学（新宿区、東京）
  • Year and Date: 2015-09-03
  • Invited
• [Presentation] The function of adult born neurons during sleep (2015)
  • Author(s): Sakaguchi M, Kumar D, Hayashi M, Sakurai T
  • Organizer: 第38回日本神経科学大会
  • Place of Presentation: 神戸国際会議場, 兵庫県神戸市
  • Year and Date: 2015-07-29
  • Invited
• [Presentation] The function of adult born neurons during sleep (2015)
  • Author(s): Sakaguchi M.
  • Organizer: Japan Neuroscience Society
  • Place of Presentation: 神戸国際会議場（神戸市、兵庫）
  • Year and Date: 2015-07-29
  • Invited
• [Presentation] 光による脳の再生 (2015)
  • Author(s): Sakaguchi M, Kumar D, Hayashi M, Sakurai T
  • Organizer: 第１回セレンディピティー創出研究会
  • Place of Presentation: 産業技術研究所, 茨城県つくば市
  • Year and Date: 2015-04-23
  • Invited
• [Presentation] 睡眠、記憶、再生 (2015)
  • Author(s): Sakaguchi M.
  • Organizer: Conference of Creation of Serendipity, AIST
  • Place of Presentation: 産業技術総合研究所（つくば市、茨城）
  • Year and Date: 2015-04-23
  • Invited
• [Presentation] Manipulation of a traumatic memory -PTSDにおける汎化について- (2014)
  • Author(s): Sakaguchi M.
  • Organizer: Comprehensive Brain Science Network
  • Place of Presentation: ガーデンパレス（千代田区、東京）
  • Year and Date: 2014-12-13
  • Invited
• [Presentation] Regeneration of neural circuits in the adult brain (2014)
  • Author(s): Sakaguchi M.
  • Organizer: KAIST seminar
  • Place of Presentation: KAIST (Daejeon, Korea)
  • Year and Date: 2014-12-09
  • Invited
• [Presentation] Regeneration of neural circuits in the adult brain (2014)
  • Author(s): Sakaguchi M.
  • Organizer: Adult Neurogenesis Conference
  • Place of Presentation: 東京大学（柏、千葉）
  • Year and Date: 2014-12-06
  • Invited
• [Presentation] Adult neurogenesis, sleep and regenerative medicine (2014)
  • Author(s): Sakaguchi M.
  • Organizer: Japan-Korea medical student scientific exchange
  • Place of Presentation: 慶應義塾大学（信濃町、東京）
  • Year and Date: 2014-07-28
  • Invited
• [Remarks] Sakurai-Sakaguchi lab
  • URL: http://sakurai-sakaguchi.wpi-iiis.tsukuba.ac.jp/publications.html