2019 Fiscal Year Annual Research Report
記憶の獲得、保持、想起、全ての過程に不断の出力が必要な神経細胞の行動遺伝学的解析
| Project/Area Number |
19H03268
|
|---|
| Research Institution | The University of Tokyo |
|---|
Principal Investigator |
多羽田 哲也 東京大学, 定量生命科学研究所, 教授 (10183865)
|
|---|
| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
清水 一道 東京大学, 定量生命科学研究所, 助教 (50808095)
阿部 崇志 東京大学, 定量生命科学研究所, 助教 (70756824)
山崎 大介 東京大学, 定量生命科学研究所, 講師 (80588377)
廣井 誠 東京大学, 定量生命科学研究所, 助教 (80597831)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
|
| Keywords | 匂い記憶 / ショウジョウバエ / KCs / ドーパミン / 忘却 / Glu / GABA |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
ショウジョウバエの３次嗅覚神経群は3種の細胞群からなり、そのうちgamma細胞群は、cAMP responsive element （CRE）を用いた転写応答性を指標とすることにより、CRE-pとCRE-nに二分されること、CRE-pは忌避記憶の獲得、保持、想起全ての過程で必要であり、CRE-nは報酬記憶の獲得、保持、想起全ての過程で必要であることを明らかにした。当該年度は特にCRE-pとCRE-nの不断の出力が記憶の保持に必要であることの意味を明らかにすることを主眼に研究を行なった。本文脈において、PPL-1神経から放出されるドーパミンは、CRE-p依存の忌避記憶の獲得で強化子として働き、PAM神経から放出されるドーパミンは、CRE-n依存の報酬記憶の獲得で強化子として働くことが広く認められている一方、記憶保持時においては逆に忘却を促進する要因であることも提唱されている。CRE-pあるいはCRE-nの出力を一過性に抑えると同時にPPL-1神経あるいはPAM神経をそれぞれ同時に抑えると、記憶消去が起こらない。すなわちCRE-pはPPL-1の、CRE-nはPAMの消去作用を抑制することが示唆された。以上の知見からドーパミンの作用を再検討することにした。Ron Davis研の一連の研究によると記憶形成に働くドーパミン受容体はDopR1であり、忘却に機能する受容体はDopR2であるという。そこで、DopR2の変異体の記憶形成における機能を調べた。その結果、DopR2変異でも忌避記憶の亢進は見られず、報酬記憶に至っては記憶の消去が観察された。ドーパミンによる忘却はDopR2を介している（DopR2変異で忌避記憶が亢進する）というRon Davis研の結果は再現されず、強化子として働くドーパミン信号は忌避記憶と報酬記憶では異なる受容体により伝達されていることが示唆された。
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
匂い記憶において強化子であるドーパミンがvalenceに依存して異なった受容体（DopR1とDopR2）を利用していることが示唆された。先の研究でvalenceに依存して異なった神経回路が機能していることを示したが、DopR1とDopR2が、それにしたがって偏在しているという証拠は得られていない。
また、DopR2を介してドーパミンが記憶を消去するという従来の定説に反する結果が得られた。しかしながら、同時に忌避記憶獲得後にPPL-1ドーパミン神経を人為的に亢進させると記憶の消去が起こる事は確認している。ドーパミン神経として分類されている神経細胞がドーパミン以外の伝達物質により情報伝達を行なっている例が報告されている。そこで当該ドーパミン神経細胞から放出される可能性のある他の伝達物質の役割を検討した。その結果、忌避記憶ではGluの伝達阻害により記憶の亢進が示唆された。加えてGlu 受容体阻害剤存在下ではPPL-1ドーパミン神経を人為的に興奮させても記憶の消去は起こらなかった。この事はドーパミン神経細胞に分類されているPPL-1は記憶形成後に記憶の消去に機能するがその伝達物質はGluである可能性を示唆している。同様のことを報酬記憶の文脈で調べた結果、GABAがGluに相当する役割を演じていることも示唆する結果を得た。
|
| Strategy for Future Research Activity |
上記のように、先行研究とは異なる結果となり、当初の予想よりも回路機能は複雑であることがわかった。これらの機構の細部を検証し、確認するためにはかなりの時間を要するものと思う。最近はこれらに加え、cAMP信号伝達系の機能解析も行っており、可能であれば、これらを統合して記憶形成を理解したいと考えている。KC gamma細胞に、匂い記憶におけるvalence依存的な回路を見出しているのは私の研究室だけであり、ここで述べた研究は全てそれを元に発展させたものである。これら一連の回路機能がショウジョウバエ の匂い記憶の主たるそれであるのか、無論そのように期待しているが、その検証にはもうしばらく時間を要するであろう。
|
Research Products
(2 results)
