セルアセンブリ活動変化と記憶の質的遷移の相関関係

• 研究課題/領域番号: 21K19426
• 研究種目: 挑戦的研究(萌芽)
• 配分区分: 基金
• 審査区分: 中区分51:ブレインサイエンスおよびその関連分野
• 研究機関: 富山大学
• 研究代表者: 鈴木 章円 富山大学, 学術研究部医学系, 助教 (40424684)
• 研究期間 (年度): 2021-07-09 – 2023-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2022年度)
• 配分額: 6,370千円 (直接経費: 4,900千円、間接経費: 1,470千円); 2022年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円); 2021年度: 4,940千円 (直接経費: 3,800千円、間接経費: 1,140千円)
• キーワード: 記憶 / セルアセンブリ / 睡眠 / 多脳領域 / 領域内変化 / 領域間相互作用 / 多点イメージング / カルシウムイメージング

研究開始時の研究の概要

記憶は学習時に同期活動した神経細胞集団(セルアセンブリ)に保存され、セルアセンブリは睡眠時にも再活動する。
申請者は、反復学習による記憶の強化(質的遷移)には、睡眠時に同期活動すると考えられている複数の脳領域が関わることを発見した。以上より、睡眠時のセルアセンブリ活動の「領域内変化」及び「領域間相互作用」、両視点からの研究が記憶のさらなる解明へ繋がる。
本研究では“睡眠時のセルアセンブリの領域内変化や領域間相互作用が反復学習記憶を強化する”と仮説を立て、多脳領域のセルアセンブリ活動を捉え、同時に操作する新規システムを構築し、睡眠時のセルアセンブリ活動変化と記憶の質的遷移の相関関係を明らかにする。

研究成果の概要

我々は、学習を重ねるごとに記憶が強化する繰り返し連合学習に、睡眠が重要な役割を果たすことを発見している。しかしながら、どの脳領域が、睡眠時にどのような神経活動変化を伴い、記憶の質的遷移を誘導するのかは不明である。
このような背景のもと、我々は、繰り返し連合学習に複数の脳領域が関与すること、さらに各脳領域がそれぞれ必要とされるタイミングが異なることを発見した。さらに、これら複数の脳領域より、学習時に活動した神経細胞集団の、睡眠時における活動を捉えるシステムを構築した。そして、この新規システムを用いて、我々は多脳領域より特定神経細胞集団の活動をリアルタイムで計測することに成功した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究の成果は、記憶の本質的な仕組みの理解へと近づくとともに、学習・環境の変化に対応し、柔軟に情報を変換する脳高次機能を知ることにも繋がる。また、生命維持に必須でありながら未だその働きの全貌が明らかになっていない、睡眠の役割とメカニズムの解明の一助となりうる。このように、本研究は記憶と睡眠両分野の橋渡しとなる研究であり、今後の両分野の発展に大いに貢献できる。
また、本実験を遂行するために構築したシステムは、我々の標的とする脳領域以外にも容易にかつ迅速に適用でき、記憶のみならず、様々な脳機能と行動表現の関連を検証することが可能である。