2023 Fiscal Year Annual Research Report
Elucidation of parallel processing mechanisms among cortical regions in memory consolidation
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22H02938
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Research Institution | Institute of Physical and Chemical Research |
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Principal Investigator |
水田 恒太郎 国立研究開発法人理化学研究所, 生命機能科学研究センター, 客員研究員 (60632891)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| Keywords | 記憶の固定化 / 記憶 / 場所細胞 / 二光子イメージング / バーチャルリアリティ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
記憶は海馬で長期保持された後、必要な記憶は、時間と共に複数の皮質領域へ移行され、海馬非依存での皮質領域間の並列処理で保持・想起できるようになる。これをシステムレベルでの記憶の固定化（Systems Consolidation）という。Systems consolidationに関する記憶の保持や想起について、皮質領域間の関連性や並列処理についての具体的な機序はほとんどわかっていない。
本研究では、皮質領域間の関連性を知るために、各マウスにおいてACCから投射する脳梁膨大後部皮質 (retrosplenial dysgranular cortex: RSC)の非顆粒性領域（RSCd）、顆粒性領域（RSCg）、または、背内側線条体(dmSTR)へAAV2-retro-CaMKII-GCaMP6fを注入し、仮想現実（VR）環境で学習中のマウスのそれぞれのACC投射神経細胞の活動を2光子カルシウムイメージングにより記録した。2つの異なる形状のVR環境をマウスに訓練させた。マウスは2つのVR環境内にそれぞれ設置した報酬の場所を学習した。ACC-RSCd、ACC-RSCgおよびACC-dmSTRの全てにおいて投射神経細胞の一部が場所細胞であることがわかった。面白いことに、ACC-dmSTRとACC-RSCgで同定された場所細胞はVR環境全体で見られる一方で、ACC-RSCdの場所細胞のほとんどが報酬場所周辺で見られた。さらに、ACC-RSCdの場所細胞は、両方のVRの報酬場所で活動を示した。これらの細胞はVR環境内から報酬を無くしても活動した。したがって、ACC-RSCdの経路は報酬に関連した場所を符号化する可能性が高いことがわかった。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本年度は、2つの仮想現実（VR）環境を学習するマウスの3つの領域へそれぞれ投射するACCの神経細胞の活動を2光子顕微鏡により観察し、ACC-RSCdの経路が報酬に関連付いた場所情報を特異的に符号化している可能性が高いことを明らかにした。これは、ACC-RSCdの二領域間の並列処理に関わる神経活動の可能性が高いことがわかった。上記の理由により、概ね進んでいるといえる。
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| Strategy for Future Research Activity |
今回発見されたACC-RSCdの経路における報酬に関連付く場所情報の符号化が、空間ナビゲーション中の海馬活動に影響を及ぼすかどうかを調べるために、光遺伝学的手法を用いる。RSCdに投射するACC神経細胞をVR課題中に光操作させることで、マウスが報酬を想起するか調べる予定である。さらに、皮質領域間の関連性や並列処理を詳しく知るために、ACC-RSCdの逆経路であるACC へ投射するRSCd神経細胞の活動を調べ、同じような情報を符号化しているか調べる。
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