2022 Fiscal Year Annual Research Report
Understanding mechanisms of memory engram updating following memory retrieval and improvement of brain diseases by targeting memory updating
| Project/Area Number |
22H00358
|
|---|
| Research Institution | The University of Tokyo |
|---|
Principal Investigator |
喜田 聡 東京大学, 大学院農学生命科学研究科(農学部), 教授 (80301547)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2026-03-31
|
| Keywords | 記憶エングラム / 記憶再固定化 / 記憶消去 / 記憶アップデート / 恐怖記憶 / 食記憶 / 食行動 / 前頭前野 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
c-fosプロモーターによりテトラサイクリン依存性転写因子tTAを発現させるマウスに、tTA依存性プロモーター制御下で光応答チャネル（ChR2、ArcT）を発現するアデノウイルス（AAV）を感染させて前頭前野における恐怖記憶エングラムをChr2あるいはArcTでラベルし（c-fos-tagシステム）、恐怖記憶エングラム細胞活性化と不活性化の影響を解析した。その結果、再固定化時に恐怖記憶エングラムをラベルして、その後活性化させると恐怖反応を表出させるが、消去時にラベルして、消去記憶エングラムをラベルしてその後活性化すると逆に恐怖反応を抑制することが明らかとなった。また、恐怖記憶エングラムを不活性化させた場合には恐怖反応が減弱し、一方で、消去記憶エングラムを不活性化させた場合には恐怖反応が増加することが明らかとなった。前頭前野では恐怖記憶エングラムと消去記憶エングラムが同一細胞であることが示唆されているため、前頭前野では恐怖記憶想起時には恐怖反応を表出させていた記憶エングラムが消去誘導後には恐怖反応を減弱させることが示唆された。
扁桃体の恐怖エングラム細胞と消去エングラム細胞と、前頭前野エングラム細胞との3者間の神経回路の解析を試みた。エングラム細胞間のシナプスを可視化するeGRASP法を改良して、再固定化時と消去時に形成されるエングラムシナプスを色分けして検出できるinducibly switching GRASP法用のコンストラクトとウイルスを作製し、扁桃体と前頭前野における記憶エングラムとエングラムシナプスをラベルできる条件設定を行った。
前頭前野の興奮性ニューロンにAAVを用いてGCaMP6fを発現させて神経活動を脳搭載型蛍光顕微鏡によりCa2+イメージングする方法を確立した。
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
光遺伝学を用いた行動レベルの解析において、恐怖記憶想起時には恐怖反応を表出させていた記憶エングラムが消去誘導後には恐怖反応を減弱させることが示唆され、記憶エングラムのアップデート（機能変化）が実証されつつある点、新規開発したinducibly switching GRASP法を用いて、記憶エングラム細胞とシナプスの検出が進展した点、前頭前野の興奮性ニューロンの神経活動を脳搭載型蛍光顕微鏡によりイメージングする方法を確立した点から、順調に進んでいると判断した。
|
| Strategy for Future Research Activity |
光遺伝学的手法を用いた行動レベルの解析では、再固定化時に恐怖記憶ニューロンをラベルしてその後消去学習などを施すことにより、恐怖記憶ニューロンの機能変化を行動レベルで実証できる行動解析を実施する。また、inducibly switching GRASP法を用いて、エングラム細胞とエングラムシナプスが検出されているため、エングラム細胞ラベルのための蛍光タンパク質の適正やウイルス注入量の条件を調整し、エングラムシナプスの定量方法を確立する。さらに、Cre-recombinase（Cre）を発現する逆行性ウイルスを扁桃体（前頭前野）に導入し、前頭前野（扁桃体）にc-fos-tagシステムによりCre依存的にChR2やArchTを発現させるウイルスを導入し行動レベルで投射経路を解析する。
AAVを用いてGCaMP6fを発現させた前頭前野興奮性ニューロンの神経活動のイメージングをさらに進め、消去時の前頭前野のイメージングを中心に、再固定化と消去、また、再固定から消去に移行するフェーズにおけるニューロン活動の様子を解析する。
さらに、食記憶エングラムのアップデート行動解析系を開発し、食物の新規と既知の認識機構を解析する。
|
