神経ネットワークの内部状態による記憶の形成、想起の制御

• Project Area: Principles of memory dynamism elucidated from a diversity of learning systems
• Project/Area Number: 26115509
• 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: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 野村 洋 東京大学, 薬学研究科(研究院), 研究員 (10549603)
• Project Period (FY): 2014-04-01 – 2016-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2015)
• Budget Amount: ¥9,360,000 (Direct Cost: ¥7,200,000、Indirect Cost: ¥2,160,000); Fiscal Year 2015: ¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000); Fiscal Year 2014: ¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000)
• Keywords: 神経科学 / 記憶・学習

Outline of Annual Research Achievements

脳は外部刺激を受けなくても、秩序を持った意味のある活動を続ける。膜電位は自発的に変動し、発火活動にまで至る。こうした自発活動は、外部刺激を受けない睡眠時にも途切れることがない。従来の記憶研究では、自発活動は背景ノイズとして扱われ、取り除くべきものと考えられてきた。しかし実際には、”脳の内部状態”を反映した自発活動も記憶形成、想起に重要であると考えられる。本研究では、特定の細胞集団の自発活動を抑制し、行動に与える影響を調べた。Archaerhodopsinを用いて聴覚皮質の自発活動を抑制した。CaMKIIプロモーターの下流でArchaerhodopsinを発現するアデノ随伴ウイルスを聴覚皮質に注入し、光ファイバーを埋め込んだ。T字迷路にこのマウスを入れ、自発活動を抑制した場合は一方（例えば左側）のアームに餌を置いた。自発活動を抑制しなかった場合は、もう一方（例えば右側）のアームに餌をおいた。餌がどちらにあるか、見て判断することや匂いで判断することはできないように設定した。訓練当初はチャンスレベルの50%の正解率だった。しかしこの訓練を繰り返したところ、マウスは自発活動の抑制を手がかりとして餌を探し当てることができるようになった。また、テスト中ずっと自発活動を抑制する場合だけでなく、テスト前に一定時間だけ抑制した場合でも、テスト時に餌を探し当てられるようになった。一連の結果から、自発活動の抑制が脳における情報になり、記憶形成や想起を引き起こすことを示すものである。

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] Late Arc/Arg3.1 expression in the basolateral amygdala is essential for persistence of newly-acquired and reactivated contextual fear memories (2016)
  • Author(s): Daisuke Nakayama, Yoshiko Hashikawa-Yamasaki, Yuji Ikegaya, Norio Matsuki, Hiroshi Nomura
  • Journal Title: Scientific Reports Volume: 6 Issue: 3 Pages: 21007-21007
  • DOI: 10.1038/nprot.2016.021
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Prefrontal dopamine regulates fear reinstatement through the downregulation of extinction circuits. (2015)
  • Author(s): Hitora-Imamura, N., Miura, Y., Teshirogi, C., Ikegaya, Y., Matsuki, N., Nomura, H.
  • Journal Title: eLife Volume: 4 Pages: 1-14
  • DOI: 10.7554/elife.08274
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Memory formation and retrieval of neuronal silencing in the auditory cortex. (2015)
  • Author(s): H. Nomura*+, K. Hara, R. Abe, N. Hitora-Imamura, R. Nakayama, T. Sasaki*, N. Matsuki, Y. Ikegaya*
  • Journal Title: Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America Volume: 112 Issue: 31 Pages: 9740-9744
  • DOI: 10.1073/pnas.1500869112
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Frontal association cortex is engaged in stimulus integration during associative learning (2015)
  • Author(s): Daisuke Nakayama, Zohal Baraki, Kousuke Onoue, Yuji Ikegaya, Norio Matsuki, Hiroshi Nomura
  • Journal Title: Current biology Volume: 25 Issue: 1 Pages: 117-123
  • DOI: 10.1016/j.cub.2014.10.078
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Long-delayed expression of the immediate early gene Arc/Arg3.1 refines neuronal circuits to perpetuate fear memory (2015)
  • Author(s): Daisuke Nakayama, Hirokazu Iwata, Chie Teshirogi, Yuji Ikegaya, Norio Matsuki, Hiroshi Nomura
  • Journal Title: The Journal of Neuroscience Volume: 35 Issue: 2 Pages: 819-830
  • DOI: 10.1523/jneurosci.2525-14.2015
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Synaptic plasticity associated with a memory engram in the basolateral amygdala. (2014)
  • Author(s): Nonaka A, Toyoda T, Miura Y, Hitora-Imamura N, Naka M, Eguchi M, Yamaguchi S, Ikegaya Y, Matsuki N, and Nomura H
  • Journal Title: J Neurosci. Volume: 34 Issue: 28 Pages: 9305-9309
  • DOI: 10.1523/jneurosci.4233-13.2014
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Fear extinction requires Arc/Arg3.1 expression in the basolateral amygdala (2014)
  • Author(s): Kousuke Onoue, Daisuke Nakayama, Yuji Ikegaya, Norio Matsuki, Hiroshi Nomura
  • Journal Title: Molecular brain Volume: 7 Issue: 1 Pages: 30-30
  • DOI: 10.1186/1756-6606-7-30
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Presentation] 学習時における前頭連合野による情報の統合 (2016)
  • Author(s): 中山大輔、野村洋、バラキゾハル、尾上広祐、松木則夫、池谷裕二
  • 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: 2016-03-11
• [Presentation] ACC-BLA経路の活性化による嗜好性の誘導 (2015)
  • Author(s): 五十嵐ひかる、野村洋、池谷裕二
  • Organizer: 第38回日本神経科学大会
  • Place of Presentation: 神戸国際展示場（兵庫県神戸市）
  • Year and Date: 2015-07-29
• [Presentation] 扁桃体オリゴデンドロサイトの減少は不安様行動を誘発する (2015)
  • Author(s): 尾上広祐、野村洋、石塚恭理、五十嵐ひかる、松木則夫、池谷裕二
  • Organizer: 日本薬学会 第135年会
  • Place of Presentation: 神戸
  • Year and Date: 2015-03-28
• [Presentation] 記憶情報としての神経細胞の抑制 (2015)
  • Author(s): 原宏士朗、野村洋、池谷裕二
  • Organizer: 日本薬学会 第135年会
  • Place of Presentation: 神戸
  • Year and Date: 2015-03-28
• [Presentation] 下辺縁皮質ドパミンシグナルによる扁桃体脱抑制を介した恐怖復元の制御 (2015)
  • Author(s): 人羅(今村）菜津子、野村洋、三浦友樹、手代木知恵、松木則夫、池谷裕二
  • Organizer: 日本薬学会 第135年会
  • Place of Presentation: 神戸
  • Year and Date: 2015-03-27
• [Presentation] Stimulus integration during associative learning is supported by PRh-FrA and IC-FrA circuits (2014)
  • Author(s): Daisuke Nakayama, Hiroshi Nomura, Zohal Baraki, Kousuke Onoue, Norio Matsuki, Yuji Ikegaya
  • Organizer: Vision,Memory,Thought:how cognition emerges from neural network(VMT2014)
  • Place of Presentation: 東京
  • Year and Date: 2014-12-06
• [Presentation] 扁桃体オリゴデンドロサイトの脱落による不安様行動の発現 (2014)
  • Author(s): 尾上広祐、野村洋、石塚恭理、五十嵐ひかる、松木則夫、池谷裕二
  • Organizer: 第8回先端分子薬理研究会
  • Place of Presentation: 東京
  • Year and Date: 2014-11-29
• [Presentation] 聴覚皮質の光遺伝学的抑制によって作られる連合記憶 (2014)
  • Author(s): 原宏士朗、野村洋、池谷裕二
  • Organizer: 第24回日本臨床精神神経薬理学会・第44回日本神経精神薬理学会合同年会
  • Place of Presentation: 名古屋
  • Year and Date: 2014-11-22
• [Presentation] 恐怖記憶の消失は扁桃体基底外側核におけるArc/Arg3.1の発現を必要とする (2014)
  • Author(s): 尾上広祐、野村洋、中山大輔、松木則夫、池谷裕二
  • Organizer: 第37回日本神経科学大会
  • Place of Presentation: 横浜
  • Year and Date: 2014-09-13
• [Presentation] 記憶の永続化における遅発的なArc発現依存的なスパイン除去 (2014)
  • Author(s): 中山大輔、野村洋、岩田浩一、手代木知恵、松木則夫、池谷裕二
  • Organizer: 第37回日本神経科学大会
  • Place of Presentation: 横浜
  • Year and Date: 2014-09-13
• [Presentation] 恐怖の復元と下辺縁皮質におけるシナプス伝達との関係 (2014)
  • Author(s): 三浦友樹、野村洋、今村菜津子、手代木知恵、松木則夫、池谷裕二
  • Organizer: 第37回日本神経科学大会
  • Place of Presentation: 横浜
  • Year and Date: 2014-09-12
• [Presentation] 内側前頭前皮質のドパミンシグナルによる恐怖の復元の制御 (2014)
  • Author(s): 今村(人羅)菜津子、野村洋、三浦友樹、手代木知恵、松木則夫、池谷裕二
  • Organizer: 第37回日本神経科学大会
  • Place of Presentation: 横浜
  • Year and Date: 2014-09-11
• [Presentation] ニューロンの抑制による記憶の形成と想起 (2014)
  • Author(s): 原宏士朗、野村洋、池谷裕二
  • Organizer: 第37回日本神経科学大会
  • Place of Presentation: 横浜
  • Year and Date: 2014-09-11
• [Presentation] Dissociable requirement for rapid and late Arc/Arg3.1 synthesis in formation and persistence of fear memory (2014)
  • Author(s): Daisuke Nakayama, Hirokazu Iwata, Chie Teshirogi, Yuji Ikegaya, Norio Matsuki, Hiroshi Nomura
  • Organizer: 9th FENS Forum of Neuroscience
  • Place of Presentation: Milan, Italy
  • Year and Date: 2014-07-06
• [Presentation] Neuronal circuits underlying fear reinstatement (2014)
  • Author(s): Natsuko Imamura, Yuki Miura, Chie Teshirogi, Yuji Ikegaya, Norio Matsuki, Hiroshi Nomura
  • Organizer: 9th FENS Forum of Neuroscience
  • Place of Presentation: Milan, Italy
  • Year and Date: 2014-07-06
• [Presentation] Dissociable requirement for rapid and late Arc/Arg3.1 synthesis in formation and persistence of fear memory (2014)
  • Author(s): Daisuke Nakayama, Hirokazu Iwata, Chie Teshirogi, Yuji Ikegaya, Norio Matsuki, Hiroshi Nomura
  • Organizer: 6th EMCCS-FENS meeting
  • Place of Presentation: Milan, Italy
  • Year and Date: 2014-07-03
• [Presentation] Neuronal circuits underlying fear reinstatement (2014)
  • Author(s): Natsuko Imamura, Yuki Miura, Chie Teshirogi, Yuji Ikegaya, Norio Matsuki, Hiroshi Nomura
  • Organizer: 6th EMCCS-FENS meeting
  • Place of Presentation: Milan, Italy
  • Year and Date: 2014-07-03
• [Presentation] Fear reinstatement is triggered by dopamine signaling in the infralimbic cortex (2014)
  • Author(s): 三浦友樹、野村洋、今村菜津子、手代木知恵、松木則夫、池谷裕二
  • Organizer: 第14回東京大学生命科学シンポジウム
  • Place of Presentation: 東京
  • Year and Date: 2014-04-26