情動記憶ダイナミズムの解明

• Project Area: Principles of memory dynamism elucidated from a diversity of learning systems
• Project/Area Number: 26115523
• 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: Jikei University School of Medicine
• Principal Investigator: 渡部 文子 東京慈恵会医科大学, 医学部, 准教授 (00334277)
• 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: 負情動 / 記憶 / 扁桃体 / CGRP / 情動 / 可塑性 / 恐怖条件付け / 慢性痛

Outline of Annual Research Achievements

負情動による恐怖記憶形成は危険な場所や感覚を学習することで個体の生存維持に重要な鍵となる。恐怖記憶形成には扁桃体が関与することが広く知られてきたが、一方近年「痛み扁桃体」とも呼ばれる外包中心核も情動記憶制御に関与することが明らかにされた。外包中心核は、橋にある腕傍核（lPB）からの痛みの「直接経路」と、皮質や視床において高次処理され扁桃体基底外側核（BLA）を介したマルチモダリティを持つ「間接経路」から入力を受ける。そこで本研究では、これらの二経路が情動記憶制御において担う生理的意義を明らかにすることを目的とした。さらに光誘発性電気生理学的手法により、これら二経路のヘテロシナプス相互作用とその分子機構を明らかにした。得られた成果としては、個体レベルでlPBにチャネルロドプシンを発現させ、扁桃体のプレシナプス特異的光刺激を行ったところ、まるであたかも「痛み」を受けたかのように、ジャンプ、発声、走り回るという逃避行動を誘導することに成功した。さらに、この光刺激と音とを連合させると、後日、音刺激だけですくみ行動が誘導され、「痛み」刺激無しで人工的な恐怖記憶を作ることに成功した。この結果は直接経路の刺激が痛み信号となりうることを示唆する。これらの結果から、従来着目されてきた視床・皮質を介した経路による恐怖記憶制御に加えて、新たに、lPBを起始核とする直接経路による恐怖記憶の制御機構を明らかにした。一方、lPBには痛みペプチドとして知られるCGRP陽性細胞と陰性細胞があることが知られる。今回、CGRP陽性細胞のみを光遺伝学的に刺激すると、上記の逃避行動とは正反対に不動行動が誘導された。動物は、危険に暴露された際、飛びのいて逃避行動を取るか、あるいは敵に見つからないよう不動行動を取るか、行動の選択を迫られる。lPBの一部の細胞群がこの行動スイッチングに重要な鍵を握る可能性が示唆された。

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] Synaptic and network consequences of monosynaptic nociceptive inputs of parabrachial nucleus origin in the central amygdala. (2016)
  • Author(s): Sugimura, YK., Takahashi, Y., Watabe, A.M., Kato, F.
  • Journal Title: Journal of neurophysiology Volume: ｘｘ Issue: 6 Pages: 2721-2739
  • DOI: 10.1152/jn.00946.2015
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Enhanced long-term potentiation in mature rats with a history of cryptogenic infantile spasms. (2016)
  • Author(s): Tsuji, M., Takahashi, Y., Watabe, A.M., Kato, F.
  • Journal Title: Epilepsia Volume: 57 Issue: 3 Pages: 495-505
  • DOI: 10.1111/epi.13315
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] SAD-B Kinase regulates presynaptic vesicular dynamics at hippocampal Schaffer collateral synapses and affects contextual fear memory. (2016)
  • Author(s): Watabe, A.M., Nagase, M., Hagiwara, A., Hida, Y., Tsuji, M., Ochiai, T., Kato, F., Ohtsuka, T.
  • Journal Title: Journal of Neurochemistry Volume: 136: Issue: 1 Pages: 36-47
  • DOI: 10.1111/jnc.13379
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] The lateral parabrachial nucleus is actively involved in the acquisition of fear memory in mice (2015)
  • Author(s): Sato M, Ito M, Nagase M, Sugimura YK, Takahashi Y, Watabe AM, Kato F
  • Journal Title: Molecular Brain Volume: 8 Issue: 1 Pages: 22-22
  • DOI: 10.1186/s13041-015-0108-z
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Artificial association of pre-stored information to generate a qualitatively new memory (2015)
  • Author(s): Ohkawa N, Saitoh Y, Suzuki A, Tsujimura S, Murayama E, Kosugi S, Nishizono H, Matsuo M, Takahashi Y, Nagase M, Sugimura YK, Watabe AM, Kato F, Inokuchi K
  • Journal Title: Cell Reports Volume: 11 Issue: 2 Pages: 1-9
  • DOI: 10.1016/j.celrep.2015.03.017
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] The glutamate receptor GluN2 subunit regulates synaptic trafficking of AMPA receptors in the neonatal mouse brain (2014)
  • Author(s): Hamada, S., Ogawa, I., Yamasaki, M., Kiyama, Y., Watabe, A. M., Kassai, H., Nakano, K., Aiba, A., Watanabe, M. and Manabe, T.
  • Journal Title: European Journal of Neuroscience Volume: 40 Issue: 8 Pages: 3136-3146
  • DOI: 10.1111/ejn.12682
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Presentation] 痛み情動回路による恐怖記憶の制御 (2016)
  • Author(s): 渡部文子
  • Organizer: 第39回日本神経科学大会
  • Place of Presentation: 横浜
  • Year and Date: 2016-07-20
  • Invited
• [Presentation] 侵害受容扁桃体における痛み情動回路の制御機構とその破綻 (2015)
  • Author(s): 渡部文子
  • Organizer: 包括脳冬のシンポジウム「新学術領域合同若手シンポジウム」
  • Place of Presentation: 東京
  • Year and Date: 2015-12-17
  • Invited
• [Presentation] 侵害受容扁桃体による情動記憶の制御. (2015)
  • Author(s): 渡部文子
  • Organizer: 平成27年度生理研研究会「情動の多次元的理解に基づく行動原理の探求」
  • Place of Presentation: 岡崎
  • Year and Date: 2015-10-07
  • Invited
• [Presentation] Synaptic inputs from the lateral parabrachial nucleus to the central amygdala is actively involved in acquisition of fear memory. (2015)
  • Author(s): Watabe, A.M., Ito, M., Sato, M., Sugimura, Y.K., Takahashi, Y., Kato, F.
  • Organizer: Gordon research conference “Amygdala in Health and Disease”
  • Place of Presentation: Easton, 米国
  • Year and Date: 2015-08-02
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Optogenetic demonstration of direct input from the lateral parabrachial nucleus to the nociceptive amygdala. (2015)
  • Author(s): Sugimura YK, Takahashi Y, Watabe AM, Kato F.
  • Organizer: 第92回日本生理学会大会
  • Place of Presentation: 神戸
  • Year and Date: 2015-03-21 – 2015-03-23
  • Invited
• [Presentation] 侵害受容扁桃体による恐怖記憶制御の神経回路機構 (2014)
  • Author(s): 渡部文子
  • Organizer: 平成26年度生理研研究会「記憶回路研究会」
  • Place of Presentation: 岡崎
  • Year and Date: 2014-10-08 – 2014-10-09
  • Invited
• [Presentation] 「情動の神経基盤～負情動という生物にとっての価値はどのように作られるか？」 (2014)
  • Author(s): 渡部文子
  • Organizer: 第7回全脳アーキテクチャー勉強会（汎用人工知能研究会主催）
  • Place of Presentation: 東京
  • Year and Date: 2014-09-22
  • Invited
• [Presentation] INSULIN ATTENUATES SYNAPTIC POTENTIATION IN THE NOCICEPTIVE AMYGDALA IN A RODENT MODEL OF PAINFUL DIABETIC NEUROPATHY. (2014)
  • Author(s): Takahashi Y, Ochiai T, Asato M, Watabe AM, Ohsawa M, Kamei J, Kato F.
  • Organizer: 9th FENS FORUM OF NEUROSCIENCE
  • Place of Presentation: ミラノ
  • Year and Date: 2014-07-05 – 2014-07-09