睡眠中の海馬活性化の記憶固定に於ける意義

• Project/Area Number: 21650080
• Research Category: Grant-in-Aid for Challenging Exploratory Research
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: Neuroscience in general
• Research Institution: The Institute of Physical and Chemical Research
• Principal Investigator: 林 康紀 The Institute of Physical and Chemical Research, シナプス機能研究チーム, チームリーダー (90466037)
• Project Period (FY): 2009
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2009)
• Budget Amount: ¥3,200,000 (Direct Cost: ¥3,200,000); Fiscal Year 2009: ¥3,200,000 (Direct Cost: ¥3,200,000)
• Keywords: 記憶学習 / 海馬 / 光作動性チャネル / 睡眠 / 再活性化 / マウス / ウイルスベクター / 子宮内穿孔法

Research Abstract

睡眠中の海馬神経回路再活性化の記憶固定における意義を明らかにする為に必要な技術開発と条件検討を行なった。
Archをなるべく数多くのCA1錐体細胞に効率よくかつ長期間発現する条件を探った。この為ウイルスベクター(AAV、ヘルペスウイルス)、子宮内電気穿孔法、トランススジェニックによる発現を検討した。子宮内電気穿孔法は毒性も無く広範囲に発現したが、およそ20%程度の細胞しか発現せず、効率の向上が必要である。AAVは、CMVプロモーターを用いた所、グリア細胞にも多く入り神経特異性が無かった。FLEXカセットとCA1細胞にCreを発現するマウスを組み合わせた物を利用することで選択性の向上が期待できる。CaMKIIプロモーターを用いたトランスジェニック動物も数ラインのファウンダーが得られた。また、発現量を向上させるために、テトラサイクリン反応因子(TRE)の下流にArchをおいたラインも作成した。
Archを活性化するための光源も選定を行なった。LEDは多数の光源と光ファイバーを用い海馬の広い領域を照射することが出来るが、実験した所発熱が問題となった。そのため冷却水還流する事を試みた。レーザーは光源の数を増やすのが難しい一方で、光源は動物から離れた所にあるため発熱は問題にならない。光量はどちらの場合も充分であるのが分かったため。また一方で、Edward BoydenらがArchの高活性変異体を作成するのに成功したため、この変異体を使う事で光源は一つでも充分学習の抑制が観察される事も期待された。
Archの抑制範囲の確認のためには、最初期遺伝子産物であるArcを免疫染色する事により検出する事を試みた。コントロール動物を新規環境下においてArcの誘導を観察した。

Research Products

• [Journal Article] The postsynaptic density proteins Homer and Shank form a polymeric network structure (2009)
  • Author(s): Hayashi, M.K., Tang, C., Verpelli, C., Narayanan, R., Stearns, M.H., Xu, R.-M., Li, H., Sala, C., Hayashi, Y.
  • Journal Title: Cell 137 Pages: 159-171
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Functional dynamics of polo-like kinase-1 at the centrosome (2009)
  • Author(s): Kishi, K., van Vugt, M.A., Okamoto, K.-I., Hayashi, Y., Yaffe, M.B.
  • Journal Title: Mol Cell Biol. 29 Pages: 3134-3150
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] The roles of CaMKII and F-actin in the structural plasticity of dendritic spines-a potential molecular identity of a synaptic tag? (2009)
  • Author(s): Okamoto, K., Bosch, M., Hayashi, Y
  • Journal Title: Physiology 24 Pages: 357-366
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Long-term potentiation : two pathways meet at neurogranin (2009)
  • Author(s): Hayashi, Y.
  • Journal Title: EMBO J 28 Pages: 3027-3039
• [Presentation] Ultrastructural reorganization after long term potentiation of a single dendritic spine (2009)
  • Author(s): J.Castro, M.Bosch, Y.Hayashi, M.Sur.
  • Organizer: Annual meeting of Society for Neuroscience
  • Place of Presentation: Chicago, Illinois, USA
  • Year and Date: 2009-10-18
• [Presentation] Structural and molecular reorganization of a single dendritic spine during long-term potentiation (2009)
  • Author(s): M.Bosch, J.Castro, R.Narayanan, M.Sur, Y.Hayashi
  • Organizer: Annual meeting of Society for Neuroscience
  • Place of Presentation: Chicago, Illinois, USA
  • Year and Date: 2009-10-18
• [Presentation] Eye domain-specific synaptic CaMKII activation during ocular dominance plasticity in vivo (2009)
  • Author(s): Y.Hayashi, A.F.Mower, S.Kwok, H.Yu, A.Majewska, K.Okamoto, M.Sur
  • Organizer: Annual meeting of Society for Neuroscience
  • Place of Presentation: Chicago, Illinois, USA
  • Year and Date: 2009-10-18
• [Presentation] Molecular mechanism of hippocampal synaptic plasticity (2009)
  • Author(s): Hayashi, Y.
  • Organizer: Frontiers in Neurophotonics 2009
  • Place of Presentation: Ville de Quebec, Quebec, Canada
  • Year and Date: 2009-06-08
• [Remarks]
  • URL: http://glutamate.brain.riken.jp
• [Remarks]
  • URL: http://www.riken.jp/r-world/info/release/press/2009/090403/index.html