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トップダウン入力による記憶固定化機構の究明

Research Project

Project/Area Number 18J01031
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section国内
Research Field Brain biometrics
Research InstitutionInstitute of Physical and Chemical Research

Principal Investigator

平井 大地  国立研究開発法人理化学研究所, 脳神経科学研究センター, 特別研究員(PD)

Project Period (FY) 2018-04-25 – 2020-03-31
Project Status Discontinued (Fiscal Year 2019)
Budget Amount *help
¥3,640,000 (Direct Cost: ¥2,800,000、Indirect Cost: ¥840,000)
Fiscal Year 2019: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
Fiscal Year 2018: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Keywords睡眠 / 記憶 / 大脳皮質 / 樹状突起 / トップダウン入力 / シナプス可塑性 / 2光子励起イメージング / 光遺伝学 / 樹状突起スパイン / 樹状突起スパイク
Outline of Annual Research Achievements

睡眠時において脳は、覚醒時に体験した感覚情報等を記憶として固定化することが知られている。では、どのように記憶は固定化されるのであろうか。感覚入力が脳にあまり入ってこない睡眠時では、脳で自発的に生成されるトップダウン入力が記憶の固定化に関与していると長年考えられてきた。最近、研究代表者の所属する研究チームは、トップダウン入力元の同定、入力先の同定、選択的制御法等の確立などを行い、この仮説を実験的に検証し、ノンレム睡眠時のトップダウン回路が触知覚の記憶固定化に関与することを明らかにした。本研究では、先行研究を足がかりに、触知覚記憶の固定化に関わる皮質トップダウン投射活動、この受け手である皮質5層神経細胞の樹状突起活動、スパイン活動を操作 ・記録し、これとマウスの記憶行動との因果関係を明らかにした。さらに、学習によって活性化した樹状突起においてスパインの形態変化を追跡することで、記憶の保持・固定化に関わるシナプス・回路レベルのメカニズムについても明らかにした。一連の研究から、「トップダウン入力を伝えるM2軸索と、トップダウン入力を受けやすい5層錐体細胞の樹状突起はノンレム睡眠時に同期発火を発生させ、スパイクタイミング依存の可塑性によって学習に関連したスパインの形成や増大が生じ、最終的に記憶が定着する」、という仮説を裏付ける結果が得られた。以上は記憶に関連する皮質間メカニズムの解明に寄与するとともに、記憶力低下を伴う睡眠障害や認知症の予防に貢献すると考えられる。

Research Progress Status

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(2 results)
  • 2019 Annual Research Report
  • 2018 Annual Research Report
  • Research Products

    (3 results)

All 2019

All Presentation (3 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results)

  • [Presentation] Dendendritic mechanisms underlying perceptual memory consolidation during sleep2019

    • Author(s)
      Hirai D, Miyamoto D, Oisi Y, Odagawa M, Matsubara C, Ueno K, Kenta Kobayashi, Hayashi-Takagi A, Murayama M
    • Organizer
      The 42th Annual Meeting of The Japan Neuroscience Society
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] Corticocortical mechanisms underlying perceptual memory consolidation during NREM sleep2019

    • Author(s)
      Daichi Hirai, Daisuke Miyamoto, Yasuhiro Oisi, Maya Odagawa, Chie Matsubara, Kanako Ueno, Kenta Kobayashi, Akiko Hayashi-Takagi and Masanori Murayama
    • Organizer
      9th Federation of the Asian and Oceanian Physiological Societies
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Cortical mechanisms underlying perceptual memory consolidation during sleep2019

    • Author(s)
      Daichi Hirai, Daisuke Miyamoto, Yasuhiro Oisi, Maya Odagawa, Chie Matsubara, Kanako Ueno, Kenta Kobayashi, Akiko Hayashi-Takagi and Masanori Murayama
    • Organizer
      The 41st Annual Meeting of the Japan Neuroscience Society
    • Related Report
      2018 Annual Research Report

URL: 

Published: 2018-05-01   Modified: 2024-03-26  

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