記憶アップデートの分子・細胞メカニズム

2015 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 23220009
• Research Institution: University of Toyama
• Principal Investigator: 井ノ口 馨 富山大学, 医学薬学研究部(医学), 教授 (20318827)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 岡田 大助 北里大学, 医学部, 講師 (10211806)
• Project Period (FY): 2011-04-01 – 2016-03-31
• Keywords: 脳･神経 / 記憶形成 / アップデート / シナプスタグ / セルアセンブリ

Outline of Annual Research Achievements

【1】秒～分～時間の間隔で入ってくる２つの情報の間の連合による書き換え
行動タグ：　新規物体認識（NOR）課題と新規文脈記憶課題へ暴露することで短期NOR記憶が長期記憶へと変換する行動タグ系に、ドーパミン系が重要な役割を果たしていること、また、それぞれの記憶に対応するセルアセンブリのオーバーラップ（共有）の度合がドーパミン系により制御されていることを明らかにした。　シナプスタグ：　EGFP融合Homer1a蛋白質の単一スパイン内での消光後蛍光回復（FRAP）の解析から、シナプス活動によるNMDA受容体を介したPKGの活性化がシナプスタグを誘導すること、従って、その下流の効果がシナプスタグの分子実体であることを示唆する結果を得た。
【2】日～月の間隔で入ってくる情報間の干渉による書き換え
異なる連合記憶同士の連合（高次の連合）：　味覚嫌悪学習(CTA)と音恐怖条件付け（AFC）の高次連合課題において、CTAエングラムとAFCエングラム間で共有されているオーバーラップ細胞群のみを特異的光遺伝学的に抑制すると、CTAとAFC間の連合が抑制された。CTA, AFCそれぞれの記憶そのものは影響を受けずに正常であった。これらの結果から、２つのセルアセンブリ間のオーバーラップが、記憶の高次連合を担っていることを明らかにした。　　再固定化：　オートファジーの亢進が想起に伴う記憶の不安定化を促進することを分子レベル（AMPA受容体）、シナプスレベル（LTP）、行動レベル（恐怖条件付け）で示した。

Research Progress Status

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Frequency-specific stimulations induce reconsolidation of long-term potentiation in freely moving rats (2016)
  • Author(s): Okubo-Suzuki R., Saitoh Y., Shehata M., Zhao Q., Enomoto H., and Inokuchi K.
  • Journal Title: Molecular Brain Volume: 9 Pages: -
  • DOI: DOI: 10.1186/s13041-016-0216-4
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Artificial Association of Pre-stored Information to Generate a Qualitatively New Memory (2015)
  • Author(s): Ohkawa N., Saitoh Y., Suzuki A., Tsujimura S., Murayama E., Kosugi S., Nishizono H., Matsuo M., Takahashi Y., Nagase M., Sugimura Y.K., Watabe A.M., Kato F., and Inokuchi K.
  • Journal Title: Cell Reports Volume: 11 Pages: 261-269
  • DOI: DOI: 10.1016/j.celrep.2015.03.017
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Targeting of ribosomal protein S6 to dendritic spines by in vivo high frequency stimulation to induce long-term potentiation in the dentate gyrus (2015)
  • Author(s): Nihonmatsu I., Ohkawa N., Saitoh Y. and Inokuchi K.
  • Journal Title: Biology Open Volume: 4 Pages: 1387-1394
  • DOI: DOI: 10.1242/bio.013243
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] A lognormal recurrent network model for burst generation during hippocampal sharp waves (2015)
  • Author(s): Omura Y., Carvalho M., Inokuchi K. and Fukai T.
  • Journal Title: J. Neurosci. Volume: 35 Pages: 14585-14601
  • DOI: DOI: 10.1523/JNEUROSCI.4944-14.2015
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Presentation] Generating an artificial CS-US associative memory by manipulation of parietal association cortex (2015)
  • Author(s): Suzuki A., Kosugi-Ushijima S., Ohkawa N., Matsuo M., Nishizono H., and Inokuchi K.
  • Organizer: Neuroscience 2015, Annual Meeting of Society for Neuroscience
  • Place of Presentation: シカゴ（アメリカ合衆国）
  • Year and Date: 2015-10-17 – 2015-10-21
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Enhancing memory destabilization through protein degradation induction (2015)
  • Author(s): Shehata M., Zhao Q., Abdou K., Okubo-Suzuki R., Saitoh Y., Kitamura T., Nishizono H., Matsuo M., Ohkawa N., and Inokuchi K.
  • Organizer: Neuroscience 2015, Annual Meeting of Society for Neuroscience
  • Place of Presentation: シカゴ（アメリカ合衆国）
  • Year and Date: 2015-10-17 – 2015-10-21
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Overlapping in two cellular ensembles in the hippocampal CA1 region is important for behavioral tagging (2015)
  • Author(s): Nomoto M., Ohkawa N., Nishizono H., Matsuo M., Yokose J., Takahashi Y., Nagase M., Suzuki A., Watabe A.M., Kato F., and Inokuchi K.
  • Organizer: Neuroscience 2015, Annual Meeting of Society for Neuroscience
  • Place of Presentation: シカゴ（アメリカ合衆国）
  • Year and Date: 2015-10-17 – 2015-10-21
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Synergistic activity during retrieval of neuronal ensembles between two distinct memory traces generates cross-modal linkage (2015)
  • Author(s): Yokose J., Nomoto M., Okubo-Suzuki R., Ohkawa N., Nishizono H., Matsuo M., Suzuki A., Takahashi Y., Nagase M., Watabe A.M., Kato F., and Inokuchi K.
  • Organizer: Neuroscience 2015, Annual Meeting of Society for Neuroscience
  • Place of Presentation: シカゴ（アメリカ合衆国）
  • Year and Date: 2015-10-17 – 2015-10-21
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Adult neurogenesis modulates the hippocampal learning capacity (2015)
  • Author(s): Alam M., Kitamura T., Saitoh Y., Ohkawa N., Kondo T., and Inokuchi K.
  • Organizer: Neuroscience 2015, Annual Meeting of Society for Neuroscience
  • Place of Presentation: シカゴ（アメリカ合衆国）
  • Year and Date: 2015-10-17 – 2015-10-21
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Generating an artificial CS-US associative memory by manipulation of parietal association cortex (2015)
  • Author(s): Suzuki A., Kosugi-Ushijima S., Ohkawa N., Matsuo M., Nishizono H., and Inokuchi K.
  • Organizer: 14th Annual MCCS meeting in Chicago
  • Place of Presentation: シカゴ（アメリカ合衆国）
  • Year and Date: 2015-10-15 – 2015-10-16
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Enhancing memory destabilization through protein degradation induction (2015)
  • Author(s): Shehata M., Zhao Q., Abdou K., Okubo-Suzuki R., Saitoh Y., Kitamura T., Nishizono H., Matsuo M., Ohkawa N., and Inokuchi K.
  • Organizer: 14th Annual MCCS meeting in Chicago
  • Place of Presentation: シカゴ（アメリカ合衆国）
  • Year and Date: 2015-10-15 – 2015-10-16
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Overlapping in two cellular ensembles in the hippocampal CA1 region is important for behavioral tagging (2015)
  • Author(s): Nomoto M., Ohkawa N., Nishizono H., Matsuo M., Yokose J., Takahashi Y., Nagase M., Suzuki A., Watabe A.M., Kato F., and Inokuchi K.
  • Organizer: 14th Annual MCCS meeting in Chicago
  • Place of Presentation: シカゴ（アメリカ合衆国）
  • Year and Date: 2015-10-15 – 2015-10-16
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Synergistic activity during retrieval of neuronal ensembles between two distinct memory traces generates cross-modal linkage (2015)
  • Author(s): Yokose J., Nomoto M., Okubo-Suzuki R., Ohkawa N., Nishizono H., Matsuo M., Suzuki A., Takahashi Y., Nagase M., Watabe A.M., Kato F., and Inokuchi K.
  • Organizer: 14th Annual MCCS meeting in Chicago
  • Place of Presentation: シカゴ（アメリカ合衆国）
  • Year and Date: 2015-10-15 – 2015-10-16
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Adult neurogenesis modulates the hippocampal learning capacity (2015)
  • Author(s): Alam M., Kitamura T., Saitoh Y., Ohkawa N., Kondo T., and Inokuchi K.
  • Organizer: 14th Annual MCCS meeting in Chicago
  • Place of Presentation: シカゴ（アメリカ合衆国）
  • Year and Date: 2015-10-15 – 2015-10-16
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Cellular Ensemble Mechanisms Underlying the Interaction of Distindt Units of Information (2015)
  • Author(s): 井ノ口馨
  • Organizer: 東北大学知のフォーラム 脳科学最前線 「Memory and Mind」
  • Place of Presentation: 東北大学知の館（仙台市青葉区）
  • Year and Date: 2015-09-28 – 2015-09-29
  • Invited
• [Presentation] 虚記憶を創り出す：細胞集成体理論を基として (2015)
  • Author(s): 井ノ口馨
  • Organizer: 第39回日本神経心理学会学術集会
  • Place of Presentation: 札幌市教育文化会館（札幌市中央区）
  • Year and Date: 2015-09-10 – 2015-09-11
  • Invited
• [Presentation] Artificial association of pre-stored information in hippocampus and amygdala (2015)
  • Author(s): Ohkawa N., Saitoh Y., Suzuki A., Tsujimura S., Murayama E., Kosugi S., Nishizono H., Matsuo M., Takahashi Y., Nagase M., Sugimura Y.K., Watabe A.M., Kato F., Inokuchi K.
  • Organizer: 第38回日本神経科学大会
  • Place of Presentation: 神戸国際会議場、神戸国際展示場（神戸市中央区）
  • Year and Date: 2015-07-28 – 2015-07-31
• [Presentation] Parietal association cortex regulates CS-US association of contextual fear memory (2015)
  • Author(s): Suzuki A., Kosugi S., Ohkawa N., Nishizono H., Inokuchi K.
  • Organizer: 第38回日本神経科学大会
  • Place of Presentation: 神戸国際会議場、神戸国際展示場（神戸市中央区）
  • Year and Date: 2015-07-28 – 2015-07-31
• [Presentation] Enhancing memory destabilization through protein degradation induction (2015)
  • Author(s): Shehata M., Nishizono H., Inokuchi K.
  • Organizer: 第38回日本神経科学大会
  • Place of Presentation: 神戸国際会議場、神戸国際展示場（神戸市中央区）
  • Year and Date: 2015-07-28 – 2015-07-31
• [Presentation] Overlapping in two cellular ensembles in the hippocampal CA1 region is required for behavioral tagging (2015)
  • Author(s): Nomoto M., Yokose J., Takahashi Y., Nagase M., Suzuki A., Ohkawa N., Nishizono H., Watabe A.M., Kato F., Inokuchi K.
  • Organizer: 第38回日本神経科学大会
  • Place of Presentation: 神戸国際会議場、神戸国際展示場（神戸市中央区）
  • Year and Date: 2015-07-28 – 2015-07-31
• [Presentation] Synergistic activity between distinct neuronal ensembles creates the association of memory (2015)
  • Author(s): Yokose J., Nomoto M., Okubo-Suzuki R., Takahashi Y., Nagase M., Suzuki A., Ohkawa N., Nishizono H., Watabe A.M., Kato F., Inokuchi K.
  • Organizer: 第38回日本神経科学大会
  • Place of Presentation: 神戸国際会議場、神戸国際展示場（神戸市中央区）
  • Year and Date: 2015-07-28 – 2015-07-31
• [Presentation] LTP reconsolidation revealed by field EPSP recording in freely moving rats (2015)
  • Author(s): Zhao Q., Yamamoto A., Okubo-Suzuki R., Saitoh Y., Inokuchi K.
  • Organizer: 第38回日本神経科学大会
  • Place of Presentation: 神戸国際会議場、神戸国際展示場（神戸市中央区）
  • Year and Date: 2015-07-28 – 2015-07-31
• [Presentation] Adult neurogenesis modulates the hippocampal learning capacity (2015)
  • Author(s): Jahangir A.M., Kitamura T., Saitoh Y., Ohkawa N., Kondo T., Inokuchi K.
  • Organizer: 第38回日本神経科学大会
  • Place of Presentation: 神戸国際会議場、神戸国際展示場（神戸市中央区）
  • Year and Date: 2015-07-28 – 2015-07-31
• [Presentation] Automatic detection system of cell shape and spike timing for calcium imaging data using iterative sequential quadratic programing (2015)
  • Author(s): Takekawa T., Sato M., Ohkawa N., Inokuchi K., Hayashi Y., Fukai T.
  • Organizer: 第38回日本神経科学大会
  • Place of Presentation: 神戸国際会議場、神戸国際展示場（神戸市中央区）
  • Year and Date: 2015-07-28 – 2015-07-31
• [Presentation] Cell ensemble mechanisms underlying the association of two independent memories (2015)
  • Author(s): Inokuchi K.
  • Organizer: The 10th International Conference of Neurons and Brain Diseases
  • Place of Presentation: Xian（中国）
  • Year and Date: 2015-06-22 – 2015-06-24
  • Int'l Joint Research
• [Book] Ｑ＆Ａ－神経科学の素朴な疑問 Ｑ ど忘れはどうして起こるのですか？. 月刊 臨床神経科学 ブレインマシンインターフェース 34 (2016)
  • Author(s): 鈴木章円，井ノ口馨
  • Total Pages: 130（245）
  • Publisher: 中外医学社
• [Book] 虚記憶を創り出す：細胞集成体理論を基として. 神経心理学 32 (2016)
  • Author(s): 井ノ口馨
  • Total Pages: 102（3-9）
  • Publisher: 日本神経心理学会
• [Book] 記憶痕跡とメモリーアロケーション. 生体の科学・特集 記憶ふたたび, (2016)
  • Author(s): 佐野良威，大川宜昭，鈴木章円，井ノ口 馨
  • Total Pages: 92（22-26）
  • Publisher: 医学書院
• [Book] 記憶をあやつる (2015)
  • Author(s): 井ノ口馨
  • Total Pages: 198
  • Publisher: 角川書店
• [Book] 記憶のダイナミクスとそのメカニズム，リハビリテーションのためのニューロサイエンス 脳科学からみる機能回復 (2015)
  • Author(s): 大川 宜昭, 浦川 将
  • Total Pages: 296（89-104）
  • Publisher: メジカルビュー社
• [Book] オプトジェネティクスによる記憶の操作. 実験医学 33 (2015)
  • Author(s): 大川宜昭，井ノ口馨
  • Total Pages: 153（3065-3069）
  • Publisher: メジカルビュー社
• [Remarks] 富山大学大学院 医学薬学研究部（医学） 生化学講座
  • URL: http://www.med.u-toyama.ac.jp/bmb/index-j.html
• [Remarks] Nature
  • URL: http://www.nature.com/nature/journal/v520/n7546/full/520135a.html
• [Remarks] EurekAlert
  • URL: http://www.eurekalert.org/pub_releases/2015-04/cp-rca032615.php
• [Remarks] SciGuru Science News
  • URL: http://www.sciguru.org/newsitem/18834/researchers-create-artificial-link-between-unrelated-memories
• [Remarks] NHK Eテレ サイエンスZERO
  • URL: http://www.nhk.or.jp/zero/contents/dsp536.html