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2018 Fiscal Year Research-status Report

記憶形成における脳領域間ヒエラルキーの解明

Research Project

Project/Area Number 17K19638
Research InstitutionTokyo University of Science

Principal Investigator

佐野 良威  東京理科大学, 理工学部応用生物科学科, 助教 (90415175)

Project Period (FY) 2017-06-30 – 2020-03-31
Keywords記憶 / 大脳皮質 / 領域間相互作用
Outline of Annual Research Achievements

日々起きる出来事のいくつかは我々の脳に記憶として蓄えられる。脳は単一の機能を持つ組織では無く、領域毎に機能が細分化されている。そして出来事を構成する各要素は対応する脳領域で情報が処理、統合され記憶される。本申請課題では、記憶を保存する複数領域の相互作用に着目し、脳領域間で記憶を保存する細胞がどのように選択され、どのような相互作用が存在するのか解明することを目的として研究を進めた。これを明らかとするため、本研究は主に味覚嫌悪学習課題を用いて大脳皮質と扁桃体の細胞群に着目して解析を行った。味覚嫌悪記憶はマウスからヒトまで幅広く形成されることが知られている学習課題である。この学習課題においてマウスに甘い水を与えたあとに、内蔵不快感を引き起こすような処理をすると、マウスは甘い味と嫌悪体験を関連づけて学習し、甘い水の摂取を避けるようになる。この記憶の成立には味覚皮質と扁桃体が必要であることが知られている。そこで、学習の度合いと領域間の相互作用を調べるため、異なる強度の学習を行い、記憶を思い出すときに活動する神経細胞群のサイズを比較した。その結果、記憶の強さと活動する細胞群のサイズに差はなかったが、弱学習群に比べ強い学習群において味覚皮質-扁桃体間の機能的相互作用が亢進することを観察した。また、これまで扁桃体などにおいては記憶を取り込む神経細胞群は学習時の興奮性により制御されることが示されていた。しかし、大脳皮質においては自身の細胞活動性によってのみでは記憶を取り込む細胞の選択性は変わらず、扁桃体との相互作用によりそれらの細胞群の選択性が変わることを本研究課題において明らかとした。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

これまで記憶を取り込む神経細胞群は学習時の興奮性により選択性が変わることが示されてきた。しかし、本研究課題において大脳皮質においては単純に興奮性によってそれらが制御されているわけではなく、領域間の相互作用により記憶を保存する細胞群が決定されることを明らかとすることができた。また、さらに研究を進めるための実験ツールや予備的データを得ることができた。

Strategy for Future Research Activity

今後は具体的に学習時のどのような相互作用により大脳皮質に記憶が形成されるのかを明らかとする。これらを学習時の神経活動の調節やその活動様式を観察することから解析する。

Causes of Carryover

研究に必要なイメージング用レンズの開発および条件検討が当初の予定以上に時間を要したため。条件検討が済み次第、予定通りレンズを購入する。

  • Research Products

    (21 results)

All 2019 2018

All Journal Article (5 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Peer Reviewed: 4 results,  Open Access: 1 results) Presentation (16 results) (of which Int'l Joint Research: 5 results,  Invited: 1 results)

  • [Journal Article] Artificial association of memory events by optogenetic stimulation of hippocampal CA3 cell ensembles2019

    • Author(s)
      Oishi Naoya、Nomoto Masanori、Ohkawa Noriaki、Saitoh Yoshito、Sano Yoshitake、Tsujimura Shuhei、Nishizono Hirofumi、Matsuo Mina、Muramatsu Shin-ichi、Inokuchi Kaoru
    • Journal Title

      Molecular Brain

      Volume: 12 Pages: 2

    • DOI

      10.1186/s13041-018-0424-1

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] 記憶する細胞を決めるメカニズム2019

    • Author(s)
      佐野良威、阿部こなみ、柴野奈津美
    • Journal Title

      月刊「細胞」

      Volume: - Pages: -

  • [Journal Article] Aspects of excitatory/inhibitory synapses in multiple brain regions are correlated with levels of brain-derived neurotrophic factor/neurotrophin-32019

    • Author(s)
      Shinoda Yo、Sadakata Tetsushi、Yagishita Kaori、Kinameri Emi、Katoh-Semba Ritsuko、Sano Yoshitake、Furuichi Teiichi
    • Journal Title

      Biochemical and Biophysical Research Communications

      Volume: 509 Pages: 429~434

    • DOI

      10.1016/j.bbrc.2018.12.100

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] CREB controls cortical circuit plasticity and functional recovery after stroke2018

    • Author(s)
      Caracciolo L.、Marosi M.、Mazzitelli J.、Latifi S.、Sano Y.、Galvan L.、Kawaguchi R.、Holley S.、Levine M. S.、Coppola G.、Portera-Cailliau C.、Silva A. J.、Carmichael S. T.
    • Journal Title

      Nature Communications

      Volume: 9 Pages: -

    • DOI

      10.1038/s41467-018-04445-9

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Calcium-dependent activator protein for secretion 2 (CADPS2) deficiency causes abnormal synapse development in hippocampal mossy fiber terminals2018

    • Author(s)
      Shinoda Yo、Sadakata Tetsushi、Akagi Takumi、Sakamaki Yuriko、Hashikawa Tsutomu、Sano Yoshitake、Furuichi Teiichi
    • Journal Title

      Neuroscience Letters

      Volume: 677 Pages: 65~71

    • DOI

      10.1016/j.neulet.2018.04.036

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] CAPS1 is critical for hippocampal synaptic transmission and learning.2018

    • Author(s)
      Yoshitake Sano
    • Organizer
      13th International Conference of Neurons and Brain Diseases
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Synchronous activation of distinct memory ensembles in CA3 integrate two memories.2018

    • Author(s)
      Naoya Oishi, Kohei Koga, Masanori Nomoto, Noriaki Ohkawa, Shuhei Tsujimura, Yoshitake Sano, Yoshito Saitoh, Hirofumi Nishizono, Mina Matsuo, Shin-Ichi Muramatsu, Kaoru Inokuchi
    • Organizer
      生理研研究会
  • [Presentation] 海馬における分泌関連因子 CAPS1 の機能解析と記憶・学習への寄与2018

    • Author(s)
      Chiaki Ishii, Yuki Ishii, Natsumi Shibano, Yuna Kato, Mio Yamazaki, Ami Yamato, Yo Shinoda, Tetsushi Sadakata, Yoshitake Sano and Teiichi Furuichi
    • Organizer
      生理研研究会
  • [Presentation] 味覚嫌悪学習における脳領域間相互作用2018

    • Author(s)
      Konami Abe, Yosuke Narumi, Shuhei Fujima, Yuki Kobayashi, Shigeyoshi Itohara, Teiichi Furuichi, Yoshitake Sano
    • Organizer
      生理研研究会
  • [Presentation] The molecular mechanism regulating axonal localization of the secretion-related protein CAPS2.2018

    • Author(s)
      Kazuki Shimizu, Kazuo Kawamoto, Tetsushi Sadakata, Yoshitake Sano, Teiichi Furuichi
    • Organizer
      第61回日本神経化学会大会・第40回日本生物学的精神医学会
  • [Presentation] Oxytocin secretion and social behavior in mice lacking Ca2+-dependent activator protein for secretion 2 (CAPS2). Ca2+-dependent activator protein for secretion 22018

    • Author(s)
      Shuhei Fujima, Ryousuke Yamaga, Haruka Minami, Rina Maniwa, Yo Shinoda, Manabu Abe, Kenji Sakimura, Yoshitake Sano & Teiichi Furuichi
    • Organizer
      Neuroscience 2018
  • [Presentation] Establishment of in vivo field excitatory post synaptic potential (fEPSP) recording system at hippocampal CA3-CA3 synapses2018

    • Author(s)
      Naoya Oishi, Kohei Koga, Masanori Nomoto, Noriaki Ohkawa, Shuhei Tsujimura, Yoshitake Sano, Yoshito Saitoh, Hirofumi Nishizono, Mina Matsuo, Shin-Ichi Muramatsu, Kaoru Inokuchi
    • Organizer
      Neuroscience 2018
  • [Presentation] Interaction between insular cortex and amygdala during a taste aversion association.2018

    • Author(s)
      Konami Abe, Yosuke Narumi, Shuhei Fujima, Yuki Kobayashi, Shigeyoshi Itohara, Teiichi Furuichi, Yoshitake Sano
    • Organizer
      Neuroscience 2018
  • [Presentation] CAPS1 regulates efficient and/or synchronous exocytosis of releasable synaptic vesicles, which effects on hippocampal synaptic plasticity, learning and memory.2018

    • Author(s)
      Chiaki Ishii, Yuki Ishii, Natsumi Shibano, Yuna Kato, Mio Yamazaki, Ami Yamato, Yo Shinoda, Tetsushi Sadakata, Yoshitake Sano and Teiichi Furuichi
    • Organizer
      Neuroscience 2018
  • [Presentation] Comparative gene expression profiling between BTBR mice, a mouse model of autism spectrum disorder, and C57BL6/J mice showing high levels of sociality.2018

    • Author(s)
      Shota Mizuno, Chiaki Ishii, Hirohide Iwasaki, Shigeo Okabe, Yoshitake Sano and Teiichi Furuichi
    • Organizer
      Neuroscience 2018
  • [Presentation] CAPS2 deficiency does not affect social isolation-induced behavioral abnormalities.2018

    • Author(s)
      Mizuki Oka, Tetsushi Sadakata, Yoshitake Sano, Teiichi Furuichi, Yasuyuki Fujiwara, Yo Shinoda
    • Organizer
      Neuroscience 2018
  • [Presentation] 記憶保存細胞の選択における転写調節因子 CREB の役割2018

    • Author(s)
      佐野 良威
    • Organizer
      日本薬学会第138年会
  • [Presentation] Oxytocin secretion and social behavior in mice lacking Ca2+-dependent activator protein for secretion 2 (CAPS2)2018

    • Author(s)
      S. FUJIMA, R. MANIWA, Y. SANO, T. FURUICHI
    • Organizer
      Neuroscience 2018, Annual Meeting of Society for Neuroscience
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Social isolation-mediated hyperactivity and reduction of anxiety are not affected by Caps2 deficiency2018

    • Author(s)
      Y. SHINODA , M. OKA , N. TANAKA , Y. FUJIWARA , Y. SANO , T. SADAKATA , T. FURUICHI
    • Organizer
      Neuroscience 2018, Annual Meeting of Society for Neuroscience
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] CAPS1 finely regulates the exocytosis of synaptic vesicles in calcium- and/or synapse type-dependent manners, affecting on learning and memory2018

    • Author(s)
      C. ISHII , Y. SHINODA , T. SADAKATA , Y. SANO , Y. ISHII , N. SHIBANO , Y. KATO , M. YAMAZAKI , A. YAMATO , T. FURUICHI
    • Organizer
      Neuroscience 2018, Annual Meeting of Society for Neuroscience
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Lower c-Fos expressions in the posterior parietal cortex during rubber tail task in Caps2 KO mice2018

    • Author(s)
      Wada M, Ide M, Atsumi T, Takano K, Sano Y, Shinoda Y, Fruichi T, Kansaku K.
    • Organizer
      9th FAOPS(第9回アジア・オセアニア生理学会連合大会)&第96回日本生理学会合同大会
    • Int'l Joint Research

URL: 

Published: 2019-12-27  

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