| Project/Area Number |
21K15204
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
Basic Section 46030:Function of nervous system-related
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| Research Institution | University of Toyama |
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Principal Investigator |
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2023-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2022)
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| Budget Amount *help |
¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000)
Fiscal Year 2022: ¥2,340,000 (Direct Cost: ¥1,800,000、Indirect Cost: ¥540,000)
Fiscal Year 2021: ¥2,340,000 (Direct Cost: ¥1,800,000、Indirect Cost: ¥540,000)
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| Keywords | 睡眠 / 記憶 / 神経細胞 / シナプス / イメージング / 光遺伝学 / マウス / 受容体 / 学習・記憶 / 睡眠・覚醒 / 神経活動 / シナプス可塑性 / オプトジェネティクス |
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| Outline of Research at the Start |
記憶を担う海馬等の脳領域は、学習時に活性化した神経細胞亜集団を記憶痕跡として割り当てる。限られた神経細胞数の活用には、記憶の取捨選択即ちスマートフォゲッティングが必要となる。本研究はスマートフォゲッティングの神経細胞・シナプス機構を解明するために、最新のin vivoオール光学式電気生理学を生体マウスに適用し、睡眠/覚醒サイクルにおける記憶痕跡細胞の活動やシナプス可塑性を長期的に計測する。さらに、記憶痕跡細胞の活動やシナプス可塑性を操作して、因果的にスマートフォゲッティングへの役割を解明する。
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| Outline of Final Research Achievements |
Sleep reorganizes synapses and acts on both memory consolidation and forgetting. Since previous studies evaluated the average synaptic dynamics, the sleep dynamics of synapses responsible for memory were unknown. Therefore, the present study was conducted by temporal fluorescence imaging of individual neurons and spines in the cerebral cortex of living mice. Spines with increased AMPA receptor levels during learning were unaffected by post-learning sleep, whereas other spines showed decreased AMPA receptor levels during sleep. It is suggested that synaptic plasticity due to post-learning sleep weakens the average synaptic strength but allows the retention of the immediately preceding learning information, resulting in smart fogging. In order to measure neural activity through learning and sleep over a long period of time, we constructed an imaging system for single neuron resolution under free-running and head immobilization conditions.
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| Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements |
成体脳の神経細胞数は殆ど増加しないため、脳は記憶容量を節約しながら学習する必要がある。そこで、本研究は生きたマウスの脳を顕微鏡観察して、記憶を担う個々のシナプスの強度を経時的に定量した。睡眠は学習により増強したシナプスを保護しながら、その他のシナプスを弱めることが分かった。睡眠は直前の学習情報を保ちながら、シナプスをクールダウンさせて記憶容量を回復させる役割があると考えられる。
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