Causal impact of sleep neural activity on memory consolidation

2023 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 20H00521
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Review Section: Medium-sized Section 51:Brain sciences and related fields
• Research Institution: Kochi University of Technology
• Principal Investigator: Takeda Masaki 高知工科大学, 情報学群, 教授 (00418659)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 中原 潔 高知工科大学, 情報学群, 教授 (50372363) ; 長谷川 功 新潟大学, 医歯学系, 教授 (60282620) ; 地村 弘二 群馬大学, 情報学部, 教授 (80431766) ; 渡邊 言也 静岡理工科大学, 情報学部, 准教授 (90637133)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: 記憶 / 睡眠 / fMRI / EEG / tCS

Outline of Final Research Achievements

We examined brain mechanisms for memory consolidation during sleep by combining highly spatiotemporal resolved functional imaging with closed-loop current stimulation. First, we published a paper regarding deep neural decoding with concurrent fMRI and EEG data for visual category (Watanabe et al, 2023, Neuroimage). Second, we submitted a paper for stress resilience mechanisms based on concurrent fMRI and EEG data. Third, we developed a closed-loop system in which current stimulation is feed-backed to a brain in a real-time manner. Now, we are conducting non-human primate study and rat study regarding this project.

Free Research Field

神経科学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究により、fMRIとEEGの同時計測系により、それぞれ単一の脳機能計測法を用いた場合よりも、より高精度に脳活動のデコーディングを行うことを示すことができた。また、Closed loop刺激法を開発したことで、神経調節法の効果が脳波の位相依存的であることを実験的に確かめることができた。これらの知見は、睡眠時の脳活動を適切に操作することで、起床後の記憶固定を操作可能であることを示している。