皮質→海馬トップダウン制御による遠隔記憶形成メカニズム

• 研究課題/領域番号: 20K06849
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 審査区分: 小区分46010:神経科学一般関連
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 金 亮 東京大学, 大学院医学系研究科(医学部), 助教 (60793916)
• 研究期間 (年度): 2020-04-01 – 2023-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2022年度)
• 配分額: 4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円); 2022年度: 520千円 (直接経費: 400千円、間接経費: 120千円); 2021年度: 2,470千円 (直接経費: 1,900千円、間接経費: 570千円); 2020年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
• キーワード: 海馬 / エングラム細胞 / 恐怖記憶 / シングルセルRNAseq / 記憶エングラム / 長期記憶 / 遠隔記憶 / 帯状回 / RNAseq / カルシウムイメージング

研究開始時の研究の概要

恐怖記憶の形成・想起には海馬が必須である。しかし、時間経過とともに恐怖記憶想起に対する海馬の機能的役割は減少し、数週間以上の恐怖記憶を想起するためには大脳皮質の神経活動が必須となる。これは、海馬‐皮質間相互作用によって、記憶の思い出し(想起)に関わる脳領域が海馬から時間とともに皮質領域へと徐々に移行するプロセス(システムレベルの固定化)によるものと考えられているが、この海馬‐皮質間相互作用の実態は不明な点が多い。本研究では、「皮質領域が海馬機能を制御し、遠隔記憶を形成させる(システムレベルの固定化を成立させる)」という仮説のもと、これを検証する。

研究成果の概要

海馬は恐怖記憶形成に必須である。しかしながら、記憶形成からの時間と共にその想起に対する重要性は低下し、その一方で、皮質領野における重要性が増す。この現象はシステムレベルの固定化と呼ばれ、システムレベルの固定化によって形成された遠隔記憶は永続的に保持され得る。本研究では、マウスの恐怖記憶の行動モデルである、恐怖条件付け文脈学習記憶課題のシステムレベルの固定化が皮質→海馬トップダウンによって制御されると仮定し、この制御に対する回路・分子メカニズム同定を試みた。

研究成果の学術的意義や社会的意義

動物において恐怖記憶は、危険な状況を回避するなど必須な記憶であるが、ヒトにおいては心的外傷後ストレス障害(PTSD)発症の要因ともなり得る。PTSDは恐怖イベントを経験してから時間経過後での治療が重要であるため、時間経過した遠隔記憶の形成に寄与するシステムレベルの固定化のメカニズムを明らかにすることは、行動神経学のみならず医学的にも重要である。本研究での成果は、システムレベルの固定化の人為的な操作や分子機構解明を可能とする基盤を整え、恐怖記憶を長期的に保持・制御するメカニズムの全容解明に向け、わずかではあるが、しかし確実な前進をもたらすものである。

研究成果

• [雑誌論文] Extra neural ensemble disrupts memory recall (2020)
  • 著者名/発表者名: Kim Ryang、Yamamoto Naoki、Kitamura Takashi
  • 雑誌名: Nature Neuroscience 巻: 23 号: 8 ページ: 905-907
  • DOI: 10.1038/s41593-020-0673-z
  • 査読あり / 国際共著
• [学会発表] The development of novel task for learning the knowledge without firsthand experience (2022)
  • 著者名/発表者名: Ryang Kim, Haruhiko Bito, Takashi Kitamura
  • 学会等名: 第45回日本神経科学大会
• [学会発表] Social transmission of new knowledge without firsthand experience in mice (2022)
  • 著者名/発表者名: Ryang Kim, Haruhiko Bito, Takashi Kitamura
  • 学会等名: Neuroscience 2022 (Society for Neuroscience)
  • 国際学会
• [学会発表] Neuronal reactivation in the prelimbic cortex during fear memory extinction (2022)
  • 著者名/発表者名: Hayato Kondo, Ryang Kim, Ranmaru Shimoda, Rie Yamashita, Shigetaka Kobari, Yusuke Tomiyama, Jungmin Kim, Takumitsu Shakuno, Leonie S. Brebner, Haobo Song, Tatsushi Yokoyama, Kasumi Inokuchi, Yayoi Kondo, Michiko Okamura, Masayuki Sakamoto, Hiroyuki Okuno, Keisuke Ota, Hajime Fujii, & Haruhiko Bito
  • 学会等名: 第45回日本神経科学大会
• [学会発表] Neuronal activity dynamics in the prelimbic cortex underlying fear memory processing (2022)
  • 著者名/発表者名: Hayato Kondo, Ryang Kim, Ranmaru Shimoda, Rie Yamashita, Jungmin Kim, Takumitsu Shakuno, Leonie S. Brebner, Haobo Song, Kasumi Inokuchi, Yayoi Kondo, Michiko Okamura, Hiroyuki Okuno, Keisuke Ota, Hajime Fujii, & Haruhiko Bito
  • 学会等名: Neuroscience 2022 (Society for Neuroscience)
  • 国際学会