行動動物脳深部神経回路の可視化技術の開発と神経回路の生理・病理下での安定性の研究

• 研究領域: シナプス・ニューロサーキットパソロジーの創成
• 研究課題/領域番号: 22110006
• 研究種目: 新学術領域研究(研究領域提案型)
• 配分区分: 補助金
• 審査区分: 生物系
• 研究機関: 独立行政法人理化学研究所
• 研究代表者: 林 康紀 独立行政法人理化学研究所, 脳科学総合研究センター, チームリーダー (90466037)
• 連携研究者: 佐藤 正晃 独立行政法人理化学研究所, 脳科学総合研究センター, 客員研究員 (90518325) ; 上田 善文 独立行政法人理化学研究所, 小林脂質生物学研究室, 協力研究員 (60391877)
• 研究期間 (年度): 2010-04-01 – 2015-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2014年度)
• 配分額: 150,020千円 (直接経費: 115,400千円、間接経費: 34,620千円); 2014年度: 26,130千円 (直接経費: 20,100千円、間接経費: 6,030千円); 2013年度: 27,560千円 (直接経費: 21,200千円、間接経費: 6,360千円); 2012年度: 31,980千円 (直接経費: 24,600千円、間接経費: 7,380千円); 2011年度: 31,720千円 (直接経費: 24,400千円、間接経費: 7,320千円); 2010年度: 32,630千円 (直接経費: 25,100千円、間接経費: 7,530千円)
• キーワード: 海馬 / 記憶 / 神経細胞集成体 / シナプス可塑性 / 神経科学 / 脳・神経 / 樹状突起スパイン / 二光子顕微鏡 / 記憶・学習

研究成果の概要

海馬は陳述記憶形成に重要である。しかし記憶がどのように表現され、いつまで海馬で保持されているか、想起時に再現されているのか不明である。これは海馬の神経細胞を長期に観察する事ができないためである。我々は海馬の約1000個の細胞の活動を仮想現実空間内で二光子顕微鏡Ca2+イメージングを用い長期観察した。行動学習の後に約2%の細胞が一連の行動の特定の時点で発火することが明らかになり、それは観察後２週間以上安定していた。更に全体の約20%の細胞がその日毎に表現に加わった。この表現は行動パタンに非常に特有で、行動パタンを変化させると再構成された。また記憶想起が起こっている時に必ずしも発火していなかった。

研究成果

• [雑誌論文] A Naturally Occurring Null Variant of the NMDA Type Glutamate Receptor NR3B Subunit Is a Risk Factor of Schizophrenia (2015)
  • 著者名/発表者名: Matsuno H, Ohi K, Hashimoto R, Yamamori H, Yasuda Y, Fujimoto M, Yano-Umeda S, Saneyoshi T, Takeda M, Hayashi Y
  • 雑誌名: PLoS One 巻: 10(3) 号: 3 ページ: e0116319-e0116319
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0116319
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Stoichiometry and phosphoisotypes of hippocampal AMPA-type glutamate receptor phosphorylation. (2015)
  • 著者名/発表者名: Hosokawa T, Mitsushima D, Kaneko R, Hayashi Y.
  • 雑誌名: Neuron 巻: 85(1) 号: 1 ページ: 60-7
  • DOI: 10.1016/j.neuron.2014.11.026
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] CaMKII: the Swiss army knife of synaptic plasticity. (2014)
  • 著者名/発表者名: Kim K, Hayashi Y.
  • 雑誌名: J Physiol. 巻: 592(Pt 22) 号: 22 ページ: 4807-8
  • DOI: 10.1113/jphysiol.2014.284414
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Activation of sodium-dependent glutamate transporters regulates the morphological aspects of oligodendrocyte maturation via signaling through calcium/calmodulin-dependent kinase IIβ's actin-binding/-stabilizing domain. (2014)
  • 著者名/発表者名: Martinez-Lozada Z, Waggener CT, Kim K, Zou S, Knapp PE, Hayashi Y, Ortega A, Fuss B.
  • 雑誌名: Glia 巻: 62(9) 号: 9 ページ: 1543-58
  • DOI: 10.1002/glia.22699
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Synapse reorganization-a new partnership revealed. (2014)
  • 著者名/発表者名: Saneyoshi T, Hayashi Y.
  • 雑誌名: EMBO J. 巻: 33(12) ページ: 1292-4
  • DOI: 10.1002/embj.201488619
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Structural and molecular remodeling of dendritic spine substructures during long-term potentiation. (2014)
  • 著者名/発表者名: Bosch M, Castro J, Saneyoshi T, Matsuno H, Sur M, Hayashi Y.
  • 雑誌名: Neuron 巻: 82(2) 号: 2 ページ: 444-59
  • DOI: 10.1016/j.neuron.2014.03.021
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] PIP3 regulates spinule formation in dendritic spines during structural long-term potentiation. (2013)
  • 著者名/発表者名: Ueda Y, Hayashi Y.
  • 雑誌名: J Neurosci. 巻: 2013 Jul 3;33(27) 号: 27 ページ: 11040-7
  • DOI: 10.1523/jneurosci.3122-12.2013
  • 査読あり
• [雑誌論文] Application of FRET probes in the analysis of neuronal plasticity. (2013)
  • 著者名/発表者名: Ueda Y, Kwok S, Hayashi Y.
  • 雑誌名: Front Neural Circuits. 巻: 2013 Oct 10;7 ページ: 163-163
  • DOI: 10.3389/fncir.2013.00163
  • 査読あり
• [雑誌論文] Catching the engram: strategies to examine the memory trace. (2012)
  • 著者名/発表者名: Sakaguchi M
  • 雑誌名: Mol Brain. 巻: Sep 21 号: 1 ページ: 359-359
  • DOI: 10.1186/1756-6606-5-32
  • 査読あり
• [雑誌論文] The Ca2+ and Rho GTPase signaling pathways underlying activity-dependent actin remodeling at dendritic spines. (2012)
  • 著者名/発表者名: Saneyoshi T
  • 雑誌名: Cytoskeleton (Hoboken) 巻: Aug;69(8) 号: 8 ページ: 545-54
  • DOI: 10.1002/cm.21037
  • 査読あり
• [雑誌論文] A rapid and effective FISH protocol with hybridization-sensitive fluorescent linear oligo probes (2012)
  • 著者名/発表者名: Wang, D.O., Matsuno, H., Ikeda, S., Nakamura, A., Yanagisawa, H., Hayashi, Y., Okamoto, A.
  • 雑誌名: RNA 巻: 18 号: 1 ページ: 166-175
  • DOI: 10.1261/rna.028431.111
  • 査読あり
• [雑誌論文] Experience-dependent regulation of CaMKII activity within single visual cortex synapses in vivo (2011)
  • 著者名/発表者名: Mower, A.F., Kwok, S.M., Yu, H., Majewska, A.K., Okamoto, K.-I., Hayashi, Y.*, Sur, M.* (*: co-corresponding authors)
  • 雑誌名: Proc.Natl.Acad.Sci. 巻: 108 号: 52 ページ: 21241-21246
  • DOI: 10.1073/pnas.1108261109
  • 査読あり
• [雑誌論文] Structural plasticity of dendritic spines (2011)
  • 著者名/発表者名: Bosch, M., Hayashi, Y.
  • 雑誌名: Curr.Opin.Neurobiol. 巻: (印刷中) 号: 3 ページ: 383-388
  • DOI: 10.1016/j.conb.2011.09.002
  • 査読あり
• [学会発表] LTPにおける一過性のカルシウムシグナルの長期的生化学的変化への変換機構 Conversion mechanism of temporal Ca2+ code into persistent biochemical code during LTP (2015)
  • 著者名/発表者名: Yasunori Hayashi
  • 学会等名: 第92回日本生理学会
  • 発表場所: 神戸国際会議場・展示場、神戸、兵庫
  • 年月日: 2015-03-22
• [学会発表] Structural and molecular remodeling of dendritic spine during LTP (2015)
  • 著者名/発表者名: Yasunori Hayashi
  • 学会等名: 第１8回 アイセムス国際シンポジウム・第１5回 国際細胞膜研究フォーラム
  • 発表場所: 京都大学、京都、日本
  • 年月日: 2015-03-04
  • 招待講演
• [学会発表] Molecular mechanisms of hippocampal synaptic plasticity (2014)
  • 著者名/発表者名: Yasunori Hayashi
  • 学会等名: 2014 Inter-Academy Seoul Science Forum
  • 発表場所: Seoul, Korea
  • 年月日: 2014-11-12
  • 招待講演
• [学会発表] Quantitative view of AMPA receptor phosphorylation (2014)
  • 著者名/発表者名: Yasunori Hayashi
  • 学会等名: 9th FENS Forum of Neuroscience
  • 発表場所: Milan, Italy
  • 年月日: 2014-07-07
• [学会発表] Role of cytoskeleton in hippocampal synaptic plasticity. (2014)
  • 著者名/発表者名: Yasunori Hayashi
  • 学会等名: Cold Spring Harbor Laboratory Neuronal Circuits 2014
  • 発表場所: NY, USA
  • 年月日: 2014-04-03
• [学会発表] Role of cytoskeleton in hippocampal synaptic plasticity. (2014)
  • 著者名/発表者名: Hayashi Y.
  • 学会等名: 国際高等研究所 研究プロジェクト 「ゲノム工学とイメージングサイエンスに基づく生命システム研究の新展開」
  • 発表場所: 京都、日本
  • 招待講演
• [学会発表] Stoichiometry and phosphoisotypes of hippocampal AMPA type glutamate receptor phosphorylation. (2013)
  • 著者名/発表者名: Yasunori Hayashi
  • 学会等名: Gordon Research Conferences Excitatory Synapses & Brain Function
  • 発表場所: Les Diablerets, Switzerland
• [学会発表] 記憶の分子メカニズム (2013)
  • 著者名/発表者名: 林康紀
  • 学会等名: 第４回札幌神経科学研究会
  • 発表場所: 札幌、日本
  • 招待講演
• [学会発表] Quantitative view of AMPA receptor phosphorylation. (2013)
  • 著者名/発表者名: Hayashi Y.
  • 学会等名: The 8th International Conference of Neurons and Brain Diseases
  • 発表場所: Singapore, Singapore
  • 招待講演
• [学会発表] 海馬シナプス可塑性における細胞骨格の働き (2013)
  • 著者名/発表者名: 林康紀
  • 学会等名: 第204回つくばブレインサイエンス・セミナー
  • 発表場所: つくば、日本
  • 招待講演
• [学会発表] Application of two-photon FRET-FLIM in study of cytoskeletal dynamics during structural plasticity of dendritic spine. (2013)
  • 著者名/発表者名: Hayashi Y.
  • 学会等名: Topical Problems of Biophotonincs (Russia, July 2013)
  • 発表場所: Moscow, Russia
  • 招待講演
• [学会発表] シナプス・神経ネットワークの機能ダイナミクス (2013)
  • 著者名/発表者名: 林康紀
  • 学会等名: 「シナプスタンパク質リン酸化の相対的定量で見えてくるシナプス可塑性のメカニズム」 生理学研究所 研究会
  • 発表場所: 岡崎、日本
  • 招待講演
• [学会発表] Visualization of hippocampal neuronal assembly during memory task on a virtual reality platform. (2013)
  • 著者名/発表者名: Hayashi Y.
  • 学会等名: 2nd DYCE-ASIA Workshop/ISSP International Workshop on "Life Science and Photonics"
  • 発表場所: 柏、日本
  • 招待講演
• [学会発表] CaMKIIβ is a gating mechanism of activity-induced structural modification of hippocampal dendritic spines. (2013)
  • 著者名/発表者名: Hayashi Y.
  • 学会等名: 24th Biennial Meeting of the International and the American Society for Neurochemistry
  • 発表場所: Cancun, Mexico
  • 招待講演
• [学会発表] Molecular mechanism of hippocampal learning and memory (2012)
  • 著者名/発表者名: Y Hayashi
  • 学会等名: 3rd LIN Symposium, Translating synaptic activity into neuronal plasticity
  • 発表場所: Tangermunde, Germany
  • 年月日: 2012-08-27
  • 招待講演
• [学会発表] CaMKII serves as a gate of actin-mediated structural plasticity of dendritic spine (2012)
  • 著者名/発表者名: Y Hayashi
  • 学会等名: Gordon Research Conference Synaptic Transmission
  • 発表場所: Waterville Valley, USA
  • 年月日: 2012-07-29
• [学会発表] Molecular mechanism of hippocampal learning and memory (2012)
  • 著者名/発表者名: Y Hayashi
  • 学会等名: The 7th International Conference for Neurons and Brain Disease (Association for the Study of Neurons and Diseases)
  • 発表場所: Montreal, Canada
  • 年月日: 2012-06-26
  • 招待講演
• [学会発表] Molecular mechanism of hippocampal learning and memory (2012)
  • 著者名/発表者名: Y Hayashi
  • 学会等名: 2012 International Brain Research Symposium
  • 発表場所: Daegu, Korea
  • 年月日: 2012-05-02
  • 招待講演
• [学会発表] The role of CaMKII beta in modulating dendritic spine structural plasticity (2011)
  • 著者名/発表者名: Lakhanpal, G., Kim, K., Kato-Hayashi, M., Hayashi, Y, Okamoto, K.
  • 学会等名: SfN 2011
  • 発表場所: Washington DC, USA
  • 年月日: 2011-11-16
• [学会発表] CaMKII gates rapid structural plasticity in hippocampal dendritic spines (2011)
  • 著者名/発表者名: Kim, K., Hayashi, M., Narayanan, R., Suzuki, A., Matsuura, K., Okamoto, K., Hayashi
  • 学会等名: SfN 2011
  • 発表場所: Washington DC, USA
  • 年月日: 2011-11-16
• [学会発表] A quantitative anyalysis of AMPA receptor GluR1 phospho-iso types (2011)
  • 著者名/発表者名: Hosokawa, T., Hayashi, Y.
  • 学会等名: SfN 2011
  • 発表場所: Washington DC, USA
  • 年月日: 2011-11-15
• [学会発表] Structural roles of CaMKII (2011)
  • 著者名/発表者名: Hayashi, Y.
  • 学会等名: 日本神経化学会
  • 発表場所: 金沢(招待講演)
  • 年月日: 2011-09-26
• [学会発表] In vivo two-photon imaging of neuronal circuit activity using transgenic mice that express fluorescent calcium sensor proteins in the brain (2011)
  • 著者名/発表者名: Sato, M., Kawano, M., Islam, T., Yamaguchi, Y., Ohkura, M., Nakai, J., Hayashi, Y.
  • 学会等名: 第34回日本神経科学大会
  • 発表場所: 横浜
  • 年月日: 2011-09-16
• [学会発表] A quantitative anyalysis of AMPA receptor GluR1 phospho-iso types (2011)
  • 著者名/発表者名: Hosokawa, T., Hayashi, Y.
  • 学会等名: 第34回日本神経科学大会
  • 発表場所: 横浜
  • 年月日: 2011-09-15
• [学会発表] The regulation of dendritic spine structural plasticity by CaMKII beta (2011)
  • 著者名/発表者名: Lakhanpal, G.K., Kim, K., Kato-Hayashi, M., Hayashi, Y., Okamoto, K
  • 学会等名: 8^<th> IBRO World Congress of Neuroscience
  • 発表場所: Florence, Italy
  • 年月日: 2011-07-15
• [学会発表] Phosphoisotype analysis of AMPA receptor GluR1 (2011)
  • 著者名/発表者名: Yasunori Hayashi
  • 学会等名: Gordon Research Conference Excitatory Synapses & Brain Function
  • 発表場所: Easton, MA, USA(招待講演)
  • 年月日: 2011-06-29
• [学会発表] Temporal progression of the structural and molecular remodeling of Dendritic spines after LTP induction (2011)
  • 著者名/発表者名: Yasunori Hayashi
  • 学会等名: Neuronal Communication Beyond The Synaptic Cleft
  • 発表場所: 新潟(招待講演)
  • 年月日: 2011-02-08
• [学会発表] Dynamics of actin during hippocampal synaptic (2010)
  • 著者名/発表者名: Yasunori Hayashi
  • 学会等名: 第48回日本生物物理学会大会
  • 発表場所: 仙台(招待講演)
  • 年月日: 2010-09-21
• [学会発表] Sequential reorganization of synaptic components after LTP induction (2010)
  • 著者名/発表者名: Yasunori Hayashi
  • 学会等名: Gordon Research Conference, Synaptic transmission
  • 発表場所: Maine, USA(招待講演)
  • 年月日: 2010-07-27
• [学会発表] Regulation of structural function of CaMKII by multiple autophosphorylation sites (2010)
  • 著者名/発表者名: Yasunori Hayashi
  • 学会等名: 7^<th> FENS Forum of European Neuroscience
  • 発表場所: Amsterdam,オランダ
  • 年月日: 2010-07-05
• [学会発表] Molecular mechanism of hippocampal synaptic plasticity (2010)
  • 著者名/発表者名: Yasunori Hayashi
  • 学会等名: From molecules to neuronal disease Bristol 2010
  • 発表場所: Bristol, UK(招待講演)
  • 年月日: 2010-06-30
• [学会発表] シナプス可塑性と細胞骨格 (2010)
  • 著者名/発表者名: 林康紀
  • 学会等名: 生理学研究所研究会「シナプス可塑性の動作原理」
  • 発表場所: 岡崎、愛知
  • 年月日: 2010-06-10
• [備考] 林研究室
  • URL: http://glutamate.brain.riken.jp/
• [備考]
  • URL: http://glutamate.brain.riken.jp
• [備考]
  • URL: http://glutamate.brain.riken.jp