2020 Fiscal Year Annual Research Report
Molecular and neural mechanism of memory regulation during sleep
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18H02523
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| Research Institution | Nagoya University |
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Principal Investigator |
山中 章弘 名古屋大学, 環境医学研究所, 教授 (60323292)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 睡眠覚醒 / 光遺伝学 / 化学遺伝学 / カルシウムイメージング / メラニン凝集ホルモン産生神経 / 視床下部 / 記憶 / 海馬 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
睡眠中に記憶が固定・消去されていると考えられているが、どのように調節されているのか神経科学的に解明されていない。本研究提案では、申請者らが睡眠時の記憶消去に重要であることを独自に同定したメラニン凝集ホルモン(MCH)神経に対して、最新の光技術を駆使した神経活動の光操作と光記録を適用し、睡眠覚醒解析と記憶を評価する行動実験とを組み合わせることによって、睡眠時の記憶制御メカニズムについて神経回路レベル、細胞レベルにて詳細に明らかにする。MCH神経特異的に光遺伝学や化学遺伝学を適用して、神経活動を操作し、記憶を評価したところ、MCH神経活動を活性化させると、記憶が悪くなり、MCH神経活動を抑制すると記憶が良くなることが分かった。さらに、自由行動下のマウスにおいてMCH神経活動をモニターするために、カルシウムインジケーターであるGCaMP6を発現させ、ファイバーフォトメトリーを用いて測定したところ、MCH神経活動は、レム睡眠時に高く、覚醒時に弱い活動が認められた。さらに超小型内視鏡を用いて、1細胞レベルで活動を記録したところ、MCH神経には、覚醒時に活動するタイプ、レム睡眠時に活動するタイプ、覚醒時とレム睡眠時に活動するタイプが存在することが分かった。これらのどの活動タイプのMCH神経が記憶制御に関わっているのかについて明らかにするために、光遺伝学を用いて脳状態依存的にMCH神経活動を抑制して記憶を評価した。その結果レム睡眠時に活動するMCH神経を抑制することで記憶が良くなることが明らかになった。このことは、レム睡眠時に活動するMCH神経が記憶を悪く（消去）していることを示している。レム睡眠に記憶消去の役割があることを提唱し、また、記憶消去に関わる神経回路の同定と動作原理について明らかにした。
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| Research Progress Status |
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
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[Journal Article] Orexin signaling in GABAergic lateral habenula neurons modulates aggressive behavior in male mice.2020
Author(s)
Flanigan ME, Aleyasin H, Li L, Burnett CJ, Chan KL, LeClair KB, Lucas EK, Matikainen-Ankney B, Durand-de Cuttoli R, Takahashi A, Menard C, Pfau ML, Golden SA, Bouchard S, Calipari ES, Nestler EJ, DiLeone RJ, Yamanaka A, Huntley GW, Clem RL, *Russo SJ.
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Journal Title
Nat Neurosci
Volume: 23
Pages: 638-650
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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[Journal Article] Green-Sensitive, Long-Lived, Step-Functional Anion Channelrhodopsin-2 Variant as a High-Potential Neural Silencing Tool.2020
Author(s)
Kojima K, Miyoshi N, Shibukawa A, Chowdhury S, Tsujimura M, Noji T, Ishikita H, Yamanaka A, *Sudo Y.
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Journal Title
J Phys Chem Lett
Volume: 11
Pages: 6214-6218
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] Direct evidence that the brain reward system is involved in the control of scratching behaviors induced by acute and chronic itch.2020
Author(s)
Setsu T, Hamada Y, Oikawa D, Mori T, Ishiuji Y, Sato D, Narita M, Miyazaki S, Furuta E, Suda Y, Sakai H, Ochiya T, Tezuka H, Iseki M, Inada E, Yamanaka A, *Kuzumaki N, *Narita M.
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Journal Title
Biochem Biophys Res Commun
Volume: 534
Pages: 624-631
DOI
Peer Reviewed
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