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Research Project

Project/Area Number	23K18165
Research Category	Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
Allocation Type	Multi-year Fund
Review Section	Medium-sized Section 46:Neuroscience and related fields
Research Institution	Kyushu University
Principal Investigator	今井猛九州大学, 医学研究院, 教授 (70509851)
Project Period (FY)	2023-06-30 – 2025-03-31
Project Status	Granted (Fiscal Year 2023)
Budget Amount *help	¥6,500,000 (Direct Cost: ¥5,000,000、Indirect Cost: ¥1,500,000) Fiscal Year 2024: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000) Fiscal Year 2023: ¥5,200,000 (Direct Cost: ¥4,000,000、Indirect Cost: ¥1,200,000)
Keywords	コネクトーム / シナプス / 記憶
Outline of Research at the Start	近年、神経活動によってシナプスが構造的に変化すること、記憶に伴って記憶痕跡（セルアセンブリ）が作られることが実証されてきた。従って、シナプス結合の全体像、すなわちコネクトームを解読できれば、そこに書き込まれている記憶を読み出すことが（原理的には）可能である。本研究では、培養神経細胞を使って小規模の神経回路ネットワークを作り、そこに光遺伝学を使った「合成」記憶を作り出す。さらに、申請者らが開発した超解像顕微鏡ベースの解析技術でこの神経回路のコネクトームを解析する。得られたコネクトームデータから、書き込まれた合成記憶の読み出しが可能であるかを検証する。
Outline of Annual Research Achievements	本研究においては、培養神経細胞を用いたできるだけ単純な神経回路を対象とし、「コネクトームから記憶を読み出す」ための実証実験を行うことを計画している。最小限の数の培養神経細胞を使ったネットワークに対し、人為的に入力を制御して「合成」記憶を作りだし、さらにコネクトーム解析することでこの合成記憶を読み出すことができるかどうか、検証を行う。本年度は、海馬の培養細胞の系を用いて、記憶を書き込み、かつ読み取るためのツールの整備を行った。具体的には、光遺伝学を用いて、培養細胞神経細胞を刺激しつつ、カルシウム応答を計測する実験系の構築を行った。カルシウムイメージングについてはjGCaMP8mで十分神経活動の計測ができることを確認した。一方、光遺伝学ツールについては、jGCaMP8mの励起光では活性化されないものを用いる必要がある。各種検討し、Chrimsonおよびその変異体で良好な結果が得られることを確認した。実際に、海馬の培養神経細胞に対して、Chrimson変異体とjGCaMP8mを発現させ、光刺激とカルシウム計測を同時に行えることを確かめた。更に、光学顕微鏡を用いてシナプス同定するためのツール開発を行った。プレおよびポストシナプスマーカーを用いて、シナプスを全自動同定できるパイプラインを構築した。神経突起の再構成についても効率の良い解析法を検討中である。今後は、上記の実験系を用いて、様々な時空間パターンで光刺激を行い、培養細胞に記憶の書き込みが可能かどうかについて検討する予定である。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 3: Progress in research has been slightly delayed. Reason 特に問題はないが、担当者が退職したため、若干の遅れがある。
Strategy for Future Research Activity	予定通りに進める。