記憶痕跡細胞の出現・選択原理の解明

• 研究課題/領域番号: 16H04653
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 神経生理学・神経科学一般
• 研究機関: 富山大学
• 研究代表者: 大川 宜昭 富山大学, 大学院医学薬学研究部(医学), 講師 (80416651)
• 研究協力者: 井ノ口 馨 ; 深井 朋樹 ; ファング チーチュン ; 竹川 高志
• 研究期間 (年度): 2016-04-01 – 2019-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2018年度)
• 配分額: 16,900千円 (直接経費: 13,000千円、間接経費: 3,900千円); 2018年度: 3,120千円 (直接経費: 2,400千円、間接経費: 720千円); 2017年度: 4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円); 2016年度: 9,360千円 (直接経費: 7,200千円、間接経費: 2,160千円)
• キーワード: 記憶 / エピソード / 学習 / 記憶痕跡 / カルシウムイメージング / 海馬 / 記憶痕跡細胞

研究成果の概要

本研究では、記憶を符号化している記憶痕跡細胞が、新奇空間学習時に複数のサブ・アンサンブルを構成し、それぞれが時間的にずれた活動によって個別の記憶構成成分の情報を符号化しながら、エピソード記憶の全体像を表現していることを見出した。そして記憶痕跡サブ・アンサンブルの約４割が、睡眠中に自発的に再活動するとともに、記憶の想起時に再び優先的に活動していることを明らかにした。この結果は、エピソード体験の記憶の全体像は、複数のサブ・アンサンブル活動の協奏的な脳内での表出によって形作られていること、そして、睡眠中のサブ・アンサンブル活動の再現によって、記憶を脳内に定着させていることを強く示唆している。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究成果では、日々の生活で経験するエピソードの記憶について、脳内の神経細胞がどのような様式で集団で活動し記憶情報を符号化しているのかを明らかにしたとともに、経験に応じて形成された記憶が睡眠中に定着する様子を観察し明らかにした。これらの知見は、記憶の科学的かつ本質的な理解に貢献するものであり、脳内に表出した情報の解読法の提案や、効率の良い記憶学習法、認知症などの記憶障害の早期診断法への応用につながることが期待される。

研究成果

• [雑誌論文] Artificial association of memory events by optogenetic stimulation of hippocampal CA3 cell ensembles (2019)
  • 著者名/発表者名: Oishi Naoya、Nomoto Masanori、Ohkawa Noriaki、Saitoh Yoshito、Sano Yoshitake、Tsujimura Shuhei、Nishizono Hirofumi、Matsuo Mina、Muramatsu Shin-ichi、Inokuchi Kaoru
  • 雑誌名: Molecular Brain 巻: 12 号: 1 ページ: 111111-111111
  • DOI: 10.1186/s13041-018-0424-1
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Adult neurogenesis conserves hippocampal learning capacity (2018)
  • 著者名/発表者名: Alam J, Kitamura T, Saitoh Y, Ohkawa N, Kondo T, Inokuchi K
  • 雑誌名: J Neuroscinece 巻: 38 号: 31 ページ: 6854-6863
  • DOI: 10.1523/jneurosci.2976-17.2018
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Overlapping memory trace indispensable for linking, but not recalling, individual memories. (2017)
  • 著者名/発表者名: Yokose, J., Okubo-Suzuki, R., Nomoto, M., Ohkawa, N., Nishizono, H., Suzuki, A., Matsuo, M., Tsujimura, S., Takahashi, Y., Nagase, M.,Watabe, A.M., Sasahara, M., Kato, F., Inokuchi, K.
  • 雑誌名: Science 巻: 355 号: 6323 ページ: 398-403
  • DOI: 10.1126/science.aal2690
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Cellular tagging as a neural network mechanism for behavioral tagging. (2016)
  • 著者名/発表者名: Nomoto, M., Ohkawa, N., Nishizono, H., Yokose, J., Suzuki, A., Matuo, M., Tsujimura, S., Takahashi, Y., Nagase, M., Watabe, A.M., Kato, F., Inokuchi, K.
  • 雑誌名: Nature Communications 巻: 7:12319 号: 1 ページ: 1-11
  • DOI: 10.1038/ncomms12319
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] Ensemble representation of contextual memory in hippocampal engram cells (2018)
  • 著者名/発表者名: Ohkawa N., and Inokuchi K.
  • 学会等名: The 41st Annual Meeting of the Japan Neuroscience Society. 2018. 7. 27, Kobe, Japan.
  • 招待講演
• [学会発表] Integrating Neuronal Ensembles Constitute and Replay Hippocampal Engram (2018)
  • 著者名/発表者名: Ghandour K., Ohkawa N., Fung C.C.A., Asai H., Saitoh Y., Takekawa T., Okubo-Suzuki R., Soya S., Nishizono H., Matsuo M., Sato M., Ohkura M., Nakai J., Hayashi Y., Sakurai T., Osanai M., Kitamura T.,Fukai T, and Inokuchi K.
  • 学会等名: The 41st Annual Meeting of the Japan Neuroscience Society. 2018. 7. 27, Kobe, Japan.
• [学会発表] Establishment of in vivo field excitatory post synaptic potential (fEPSP) recording system at hippocampal CA3-CA3 synapses (2018)
  • 著者名/発表者名: Oishi N., Koga K., Nomoto M., Ohkawa N., Tsujimura S., Sano Y., Saitoh Y., Nishizono H., Matsuo M., Muramatsu S, and Inokuchi K.
  • 学会等名: The 41st Annual Meeting of the Japan Neuroscience Society. 2018. 7. 27, Kobe, Japan.
• [学会発表] Impairment of memory consolidation by anesthesia immediately after conditioning (2018)
  • 著者名/発表者名: Kameyama A., Asai H., Saitoh Y., Ghandour K., Okubo-Suzuki R., Nomoto M., Tsujimura S., Ohkawa N, and Inokuchi K.
  • 学会等名: The 41st Annual Meeting of the Japan Neuroscience Society. 2018. 7. 27, Kobe, Japan.
• [学会発表] Hippocampal CA3 is involved in associative memory processing via learning-induced high frequent activity (2018)
  • 著者名/発表者名: Nomoto M., Murayama E., Ohkawa N., Nishizono H., Matsuo M., Muramatsu S, and Inokuchi K.
  • 学会等名: The 41st Annual Meeting of the Japan Neuroscience Society. 2018. 7. 27, Kobe, Japan.
• [学会発表] Orchestrated ensembles activity constitute hippocampal memory engram (2018)
  • 著者名/発表者名: Ghandour K., Ohkawa N., Fung C. A., Asai H, Saitoh Y., Takekawa T., Okubo-Suzuki R., Soya S., Nishizono H., Matsuo M. , Osanai M., Sato M., Ohkura M., Nakai J., Hayashi Y., Sakurai T., Kitamura T., Fukai T., and Inokuchi K.
  • 学会等名: The 17th Annual MCCS meeting, 2018. 11. 1, San Diego, CA, USA.
  • 国際学会
• [学会発表] Manipulation of fear memory association by posterior parietal cortex (2018)
  • 著者名/発表者名: Suzuki A., Kosugi S., Murayama E., Ohkawa N., Matsuo M., Nishizono H., and Inokuchi K.
  • 学会等名: The 17th Annual MCCS meeting, 2018. 11. 1, San Diego, CA, USA.
  • 国際学会
• [学会発表] Orchestrated ensembles activity constitute hippocampal memory engram (2018)
  • 著者名/発表者名: Ghandour K., Ohkawa N., Fung C. A., Asai H, Saitoh Y., Takekawa T., Okubo-Suzuki R., Soya S., Nishizono H., Matsuo M. , Osanai M., Sato M., Ohkura M., Nakai J., Hayashi Y., Sakurai T., Kitamura T., Fukai T., and Inokuchi K.
  • 学会等名: Neuroscience 2018, Annual Meeting of Society for Neuroscience, 2018. 11. 4, San Diego, CA, USA.
  • 国際学会
• [学会発表] Manipulation of fear memory association by posterior parietal cortex (2018)
  • 著者名/発表者名: Suzuki A., Kosugi S., Murayama E., Ohkawa N., Matsuo M., Nishizono H., and Inokuchi K.
  • 学会等名: Neuroscience 2018, Annual Meeting of Society for Neuroscience, 2018. 11. 4, San Diego, CA, USA.
  • 国際学会
• [学会発表] Identification of characteristic dynamism of engram cells during learning (2017)
  • 著者名/発表者名: Ghandour K., Ohkawa N., Fung C.C.A., Saitoh Y., Takekawa T., Asai H., Okubo-Suzuki R., Nomoto M., Tsujimura S., Nishizono H., Matsuo M., Tsujimura M., Ohkura M., Nakai J., Hayashi Y., Fukai T., and Inokuchi K.
  • 学会等名: 第40回日本神経科学大会
• [学会発表] Ultra-thin fluorescence endoscope imaging system for functional brain imaging (2017)
  • 著者名/発表者名: Osanai M., Ohkawa N., Sakamoto K., Miwa H., Kikuta S., Tamura A., Sato A., Ohkura M., Kojima T., Kohmura Y., Nakai J., Hayashi Y., Yanagawa Y., Inokuchi K., Homma N., Mushiake H.
  • 学会等名: 第40回日本神経科学大会
• [学会発表] Specific regulation of CS-US association in fear memory by manipulating the activity of parietal association cortex (2017)
  • 著者名/発表者名: Suzuki A., Kosugi-Ushijima S., Murayama E., Ohkawa N., Matsuo M., Nishizono H., and Inokuchi K.
  • 学会等名: 第40回日本神経科学大会
• [学会発表] Optogenetic approaches to reveal association and consolidation of memories in engram cell ensembles (2017)
  • 著者名/発表者名: Ohkawa N.
  • 学会等名: The 9th Optogenetics Research Society Japan International Symposium
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Unraveling the dynamism of engram cells during contextual memory processing (2017)
  • 著者名/発表者名: Ghandour K., Ohkawa N., Fung C.C.A., Saitoh Y., Takekawa T., Asai H., Okubo-Suzuki R., Nomoto M., Soya S., Tsujimura S., Nishizono H., Matsuo M., Sato M., Ohkura M., Nakai J., Hayashi Y., Sakurai T., Osanai M., Fukai T., and Inokuchi K.
  • 学会等名: The 16th Annual MCCS meeting
  • 国際学会
• [学会発表] Unraveling the dynamism of engram cells during contextual memory processing (2017)
  • 著者名/発表者名: Ghandour K., Ohkawa N., Fung C.C.A., Saitoh Y., Takekawa T., Asai H., Okubo-Suzuki R., Nomoto M., Soya S., Tsujimura S., Nishizono H., Matsuo M., Sato M., Ohkura M., Nakai J., Hayashi Y., Sakurai T., Osanai M., Fukai T., and Inokuchi K.
  • 学会等名: Neuroscience 2017, Annual Meeting of Society for Neuroscience
  • 国際学会
• [学会発表] 記憶痕跡セル・アンサンブルによる記憶情報処理 (2017)
  • 著者名/発表者名: 大川宜昭，井ノ口馨
  • 学会等名: 第36回日本認知症学会学術集会・シンポジウム：記憶のメカニズムとシナプスイメージング
  • 招待講演
• [学会発表] Optical manipulation of parietal association cortex regulates contextual fear memory (2016)
  • 著者名/発表者名: Suzuki A., Kosugi-Ushijima S., Ohkawa N., Matsuo M., Nishizono H., and Inokuchi K.
  • 学会等名: Neuroscience 2016, Annual Meeting of Society for Neuroscience
  • 発表場所: San Diego, USA
  • 年月日: 2016-11-12
  • 国際学会
• [学会発表] Neuronal ensemble orchestrated intersection of two distinct emotional memory traces (2016)
  • 著者名/発表者名: Yokose J., Okubo-Suzuki R., Nomoto M., Ohkawa N., Nishizono H., Matsuo M., Suzuki A., Takahashi Y., Nagase M., Watabe A.M., Sasahara M., Kato F., and Inokuchi K.
  • 学会等名: Neuroscience 2016, Annual Meeting of Society for Neuroscience
  • 発表場所: San Diego, USA
  • 年月日: 2016-11-12
  • 国際学会
• [学会発表] Adult neurogenesis in maintenance of the hippocampal learning capacity (2016)
  • 著者名/発表者名: Alam M., Kitamura T., Saitoh Y., Ohkawa N., Kondo T., and Inokuchi K.
  • 学会等名: Neuroscience 2016, Annual Meeting of Society for Neuroscience
  • 発表場所: San Diego, USA
  • 年月日: 2016-11-12
  • 国際学会
• [学会発表] Artificial regulation of contextual fear memory by manipulating the parietal association cortex (2016)
  • 著者名/発表者名: Suzuki A., Kosugi-Ushijima S., Ohkawa N., Matsuo M., Nishizono H., Inokuchi K.
  • 学会等名: 第39回日本神経科学大会
  • 発表場所: 横浜
  • 年月日: 2016-07-20
• [学会発表] The functional role of neuronal ensemble activated in intersection of two distinct memories (2016)
  • 著者名/発表者名: Yokose J., Nomoto M., Okubo-Suzuki R., Takahashi Y., Suzuki A., Ohkawa N., Nishizono H., Matsuo M., Watabe A.M., Kato F., Inokuchi K.
  • 学会等名: 第39回日本神経科学大会
  • 発表場所: 横浜
  • 年月日: 2016-07-20
• [学会発表] Adult neurogenesis conserves the hippocampal learning capacity (2016)
  • 著者名/発表者名: Alam M.J., Kitamura T., Saitoh Y., Ohkawa N., Kondo T., Inokuchi K.
  • 学会等名: 第39回日本神経科学大会
  • 発表場所: 横浜
  • 年月日: 2016-07-20
• [学会発表] Enhancing memory destabilization through protein degradation induction (2016)
  • 著者名/発表者名: Takekawa T., Nemoto T., Fujii A., Tanaka T., Ohkawa N., Sato M., Hayashi Y., Inokuchi K., Fukai T.
  • 学会等名: 第39回日本神経科学大会
  • 発表場所: 横浜
  • 年月日: 2016-07-20
• [図書] 記憶の操作 (2018)
  • 著者名/発表者名: 大川 宜昭、横瀬 淳、井ノ口 馨
  • 総ページ数: 5
  • 出版者: 中外医学社, Clinical Neuroscience・特集：光が開く神経科学の未来－オプトジェネティクスと光イメージング, Vol. 36, No. 8: 916-920
• [図書] 記憶痕跡セル・アンサンブルを利用した人工連合記憶の創出 (2018)
  • 著者名/発表者名: 大川 宜昭、井ノ口 馨
  • 総ページ数: 8
  • 出版者: 日本認知症学会紙, Dementia Japan, Vol. 33, No. 1: 2-9
• [図書] 脳科学辞典, 記憶固定化 (2017)
  • 著者名/発表者名: 大川 宜昭、野本 真順、井ノ口 馨
  • 出版者: 脳科学辞典編集委員会
• [備考] 富山大学大学院医学薬学研究部（医学）生化学講座ホームページ
  • URL: http://www.med.u-toyama.ac.jp/bmb/index-j.html