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海馬における動的な記憶情報表現の可視化とそのメカニズムの解明

Publicly Offered Research

Project AreaPrinciples of memory dynamism elucidated from a diversity of learning systems
Project/Area Number 26115530
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 InstitutionInstitute of Physical and Chemical Research

Principal Investigator

佐藤 正晃  国立研究開発法人理化学研究所, 脳科学総合研究センター, 客員研究員 (90518325)

Project Period (FY) 2014-04-01 – 2016-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2015)
Budget Amount *help
¥8,840,000 (Direct Cost: ¥6,800,000、Indirect Cost: ¥2,040,000)
Fiscal Year 2015: ¥4,420,000 (Direct Cost: ¥3,400,000、Indirect Cost: ¥1,020,000)
Fiscal Year 2014: ¥4,420,000 (Direct Cost: ¥3,400,000、Indirect Cost: ¥1,020,000)
Keywords脳・神経 / 二光子レーザー顕微鏡 / カルシウムイメージング / バーチャルリアリティ / 場所細胞
Outline of Annual Research Achievements

本課題は、海馬における記憶情報表現の動的な性質を理解するために、マウスをバーチャルリアリティ下の空間学習課題で訓練した時の海馬場所地図の可塑的変化をin vivoカルシウムイメージングで明らかにすることを目的としている。本年度は、仮想直線路を走るマウスのCA1野の場所細胞地図を、異なるセッションで間で比較することで、海馬の場所地図の安定性を定量的に解析した。昨年度までに得られた結果で、仮想直線路内に設定された視覚的手がかりや報酬の存在する場所は、他の場所よりも多くの場所細胞によってコードされること(過剰表現)が明らかになった。このメカニズムを解析する目的で、場所細胞の安定性が上記のような行動上重要な場所とそうでない中立的な場所とで差があるかどうか検討したところ、前者の安定性の方が後者のものより高いことが明らかとなった。一方で、新しい場所細胞が形成される確率や、中立的な場所をコードする細胞が行動上重要な場所をコードする細胞に変化する確率には差が見られなかったことから、場所細胞の選択的な安定化が過剰表現の形成のメカニズムであることが示された。
また、上記の場所地図の形成に関わる回路メカニズムを明らかにする目的で、対物レンズを上下動することで焦点を変化させることのできるピエゾアクチュエータを二光子顕微鏡に取り付け、上昇層に存在する抑制性介在細胞と錐体細胞層に存在する興奮性錐体細胞の2つの細胞タイプを、ほぼ同時にイメージングする3次元カルシウムイメージングを試みた。しかし、ピエゾアクチュエータは対物レンズの位置を物理的に動かすため、特に重い対物レンズの場合は高速かつ正確に動作を制御することが難しく、この問題を解決する一つの方法として、対物レンズを上下動させることなく焦点を変化させることのできる可変焦点レンズの使用を検討した。この手法の最適化は今後の課題である。

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。

Report

(2 results)
  • 2015 Annual Research Report
  • 2014 Annual Research Report
  • Research Products

    (6 results)

All 2016 2015 2014

All Journal Article (2 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Peer Reviewed: 2 results,  Open Access: 2 results,  Acknowledgement Compliant: 1 results) Presentation (4 results) (of which Invited: 3 results)

  • [Journal Article] Generation and imaging of transgenic mice that express G-CaMP7 under a tetracycline response element2015

    • Author(s)
      Masaaki Sato, Masako Kawano, Masamichi Ohkura, Keiko Gengyo-Ando, Junichi Nakai and Yasunori Hayashi
    • Journal Title

      PLoS ONE

      Volume: 未定 Issue: 5 Pages: 1-13

    • DOI

      10.1371/journal.pone.0125354

    • Related Report
      2015 Annual Research Report 2014 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] A top-down cortical circuit for accurate sensory perception2015

    • Author(s)
      Manita S, Suzuki T, Homma C, Matsumoto T, Odagawa M, Yamada K, Ota K, Matsubara C, Inutsuka A, Sato M, Ohkura M, Yamanaka A, Yanagawa Y, Nakai J, Hayashi Y, Larkum ME, Murayama M
    • Journal Title

      Neuron

      Volume: 86(5) Issue: 5 Pages: 1304-16

    • DOI

      10.1016/j.neuron.2015.05.006

    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Presentation] 行動上重要な場所の表象は海馬CA1場所地図において優先的に安定化される2016

    • Author(s)
      佐藤正晃、水田恒太郎、Tanvir Islam、河野真子、竹川高志、Daniel Gomez-Dominguez、山川宏、大倉正道、深井朋樹、中井淳一、林康紀
    • 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
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
  • [Presentation] マウス空間行動中の海馬神経回路ダイナミクス2015

    • Author(s)
      佐藤正晃
    • Organizer
      第120回日本解剖学会総会・全国学術集会・第92回日本生理学会大会・合同大会
    • Place of Presentation
      神戸
    • Year and Date
      2015-03-22
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] バーチャル環境下のマウス脳活動イメージング: 記憶回路の動作原理の解明と疾患研究への応用可能性2014

    • Author(s)
      佐藤正晃
    • Organizer
      包括脳ネットワーク冬のシンポジウム
    • Place of Presentation
      東京
    • Year and Date
      2014-12-13
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] Spatial behavior of mice in virtual reality2014

    • Author(s)
      Masaaki Sato
    • Organizer
      第37回日本神経科学大会
    • Place of Presentation
      横浜
    • Year and Date
      2014-09-13
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
    • Invited

URL: 

Published: 2014-04-04   Modified: 2018-03-28  

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