眼球反射の運動学習記憶の固定化におけるタンパク質合成と分解の役割

• 研究課題/領域番号: 22300112
• 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: 神経科学一般
• 研究機関: 独立行政法人理化学研究所
• 研究代表者: 永雄 総一 独立行政法人理化学研究所, その他部局等, 研究員 (40164397)
• 研究期間 (年度): 2010-04-01 – 2014-03-31
• 研究課題ステータス: 採択後辞退 (2013年度)
• 配分額: 13,390千円 (直接経費: 10,300千円、間接経費: 3,090千円); 2013年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円); 2012年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円); 2011年度: 2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円); 2010年度: 6,370千円 (直接経費: 4,900千円、間接経費: 1,470千円)
• キーワード: 小脳 / 運動学習 / 記憶痕跡 / 適応 / 随意運動 / タンパク質合成 / 眼球運動 / 前庭核 / 眼球反射 / 運動記憶 / 記憶移動

研究概要

本年度は、小脳皮質から各への記憶痕跡の移動が反射の学習のみならず随意運動の学習でも生じるかを、プリズム適応の理論モデルを提案することと、ヒトを対象にした手の到達運動のプリズム適応の実験パラダイムを開発することの2種類の方法から検討した。
Martin et al. (1996)に報告されているヒトの矢投げの長期(6週間）のプリズム適応のデータを材料として、短期のプリズム適応の記憶痕跡は小脳皮質、長期のプリズム適応の記憶痕跡は小脳核にあり、それぞれが独立に作用するというモデルを作成し、それにより報告されている長期適応後の矢投げの行動が説明できることを示した。この結果を、2012年の神経科学学会で報告するとともに国際学会誌(Neural Networks)に論文発表をおこなった。
東京医科歯科大神経内科のグループと共同でヒトを用いた手の到達運動のプリズム適応のパラダイムを開発し、短期の適応を定量評価する方法を提案した。プリズムメガネを装着した被験者に眼前のタッチパネルに提示された視標を指でタッチさせ、視標とタッチ点とのずれをリアルタイムで計測した。また矢投げと同じ実験条件を実現させるために、手の運動の開始時点をモニターし、開始後1.5秒間、プリズムの前面においた電磁シャッターを閉じて視覚を遮断した。健常者では、20－40試行で適応が生じプリズムによる視野のズレを修正しることができたが、小脳疾患の患者では、視野のズレの修正が大きく減弱するか、もしくは見られなかった。これらの所見を2012年の神経科学学会で報告するとともに、東京医科歯科大学と共同で特許の出願をした。

現在までの達成度 (区分)

理由

翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。

今後の研究の推進方策

翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。

研究成果

• [雑誌論文] Transfer of memory trace of cerebellum-dependent motor learning in human prism adaptation : A model study (2013)
  • 著者名/発表者名: Soichi Nagao, Takeru Honda, Tadashi Yamazaki
  • 雑誌名: Neural Networks 巻: (in press) ページ: 72-80
  • DOI: 10.1016/j.neunet.2013.01.017
  • 査読あり
• [雑誌論文] Heterotrimeric guanosine triphosphate-binding protein-coupled modulatory actions of motilin on K+ channels and postsynaptic γ-aminobutyric acid receptors in mouse medial vestibular nuclear neurons. (2013)
  • 著者名/発表者名: Todaka H
  • 雑誌名: Eur J Neurosci 巻: 37 号: 3 ページ: 339-350
  • DOI: 10.1111/ejn.12051
  • 査読あり
• [雑誌論文] 小脳と運動学習・運動記憶 (2013)
  • 著者名/発表者名: 永雄総一 （永雄総一）
  • 雑誌名: 神経内科 巻: in press
  • 査読あり
• [雑誌論文] 記憶痕跡は脳のどこにあるのか (2012)
  • 著者名/発表者名: 永雄総一 (永雄総一）
  • 雑誌名: 分子精神医学 巻: 12 ページ: 200-206
• [雑誌論文] 小脳による運動制御機構 (2012)
  • 著者名/発表者名: 永雄総一 (永雄総一）
  • 雑誌名: 臨床神経内科 巻: 52 ページ: 994-996
  • NAID: 130004505237
  • 査読あり
• [雑誌論文] Cerebellar globular cells receive monoaminergic excitation and monosynaptic inhibition from Purkinje cells (2012)
  • 著者名/発表者名: Hirono M, Saitow F, Kudo M, Suzuki H, Yanagawa Y, Yamada M, Nagao S, Konishi S, Obata K
  • 雑誌名: PLoS One 巻: 7 号: 1 ページ: e29663-e29663
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0029663
  • 査読あり
• [雑誌論文] Stimulus-Dependent State Transition between Synchronized Oscillation and Randomly Repetitive Burst in a Model Cerebellar Granular Layer (2011)
  • 著者名/発表者名: 本多武尊、山崎匡、田中繁、永雄総一, 西野哲朗
  • 雑誌名: PLoS Computational Biology 巻: 7 号: 7 ページ: e1002087-e1002087
  • DOI: 10.1371/journal.pcbi.1002087
  • 査読あり
• [雑誌論文] Cerebellar cortical protein synthesis-dependent transfer of memory trace underlies the spacing effect in motor learning (2011)
  • 著者名/発表者名: Okamoto T, Endoh S, Shirao T, Nagao S
  • 雑誌名: Journal of Neuroscience 巻: 31 号: 24 ページ: 8958-8966
  • DOI: 10.1523/jneurosci.1151-11.2011
  • 査読あり
• [雑誌論文] Post-training cerebellar cortical activity plays an important role for consolidation of memory of cerebellum-dependent motor learning (2011)
  • 著者名/発表者名: Okamoto T, Shirao T, Shutoh F, Suzuki T, Nagao S
  • 雑誌名: Neuroscience Letters 巻: 504 号: 1 ページ: 53-56
  • DOI: 10.1016/j.neulet.2011.08.056
  • 査読あり
• [雑誌論文] Impaired Auditory-Vestibular Functions and Behavioral Abnormalities of Slitrk6-Deficient Mice (2011)
  • 著者名/発表者名: Y.Matsumoto, K.-i.Katayama, T.Okamoto, K.Yamada, N.Takashima, S.Nagao, J.Aruga
  • 雑誌名: Plos One 巻: 6 号: 1 ページ: e16497-e16497
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0016497
  • 査読あり
• [雑誌論文] Effects of reversible pharmacological shutdown of cerebellar flocculus on the memory of long-term horizontal vestibulo-ocular reflex adaptation in monkeys. (2010)
  • 著者名/発表者名: Anzai M, Kitazawa H, Nagao S.
  • 雑誌名: Neuroscience Research 巻: 68 ページ: 191-198
  • 査読あり
• [雑誌論文] Lipid signaling in cytosolic phopholipase A_2α-cyclooxygenae-2 cascade mediates cerebellar long-term depression and motor learning. (2010)
  • 著者名/発表者名: Dinh Le T, Shirai Y, Okamoto T, Tatsukawa T, Nagao S, Shimizu T, Ito M
  • 雑誌名: Proceeding of National Academy of Sciences (USA) 巻: 107 ページ: 3198-3203
  • 査読あり
• [雑誌論文] Mossy and climbing fiber collateral inputs in monkey cerebellar paraflocculus lobulus petrosus and hemispheric lobule VII and their relevance to oculomotor functions. (2010)
  • 著者名/発表者名: Xiong G Nagao S, Kitazawa H.
  • 雑誌名: Neuroscience Letters 巻: 468 ページ: 282-286
  • 査読あり
• [学会発表] ヒトのプリズム適応における運動学習の記憶痕跡の移動の理論モデル (2012)
  • 著者名/発表者名: 永雄総一 （永雄総一）
  • 学会等名: 日本神経科学学会
  • 発表場所: 名古屋
• [学会発表] ヒトの加齢および小脳疾患における新しい定量的小脳運動学習システムの確立 (2012)
  • 著者名/発表者名: 永雄総一 （橋本 祐二）
  • 学会等名: 日本神経科学学会
  • 発表場所: 名古屋
• [学会発表] コモンマーセットの水平性前庭動眼反射の動特性と適応性変化 (2012)
  • 著者名/発表者名: 永雄総一 （安西真理）
  • 学会等名: 日本神経科学学会
  • 発表場所: 名古屋
• [学会発表] AM変調音を用いた瞬膜反射条件付けにより示唆される小脳のタイミング学習の特性 (2012)
  • 著者名/発表者名: 永雄総一 （揖斐 拓人）
  • 学会等名: 日本神経科学学会
  • 発表場所: 名古屋
• [学会発表] AM変調音を用いたウサギ瞬膜反射条件付けによるタイミング運動学習の特性 (2011)
  • 著者名/発表者名: 内野和樹, 廣野守俊, 本多武尊, 山崎匡, 安西真理, 北澤宏理, 中川匡広, 永雄総一
  • 学会等名: 日本神経学会大会(Neuro2011)
  • 発表場所: パシフィコ横浜(神奈川県)
  • 年月日: 2011-09-17
• [学会発表] 小脳グロビュラー細胞へのシナプス入力の研究 (2011)
  • 著者名/発表者名: 廣野守俊, 斉藤文仁, 工藤もゑこ, 鈴木秀典, 柳川右千夫、山田雅久, 永雄総一, 小西史郎, 小幡邦彦
  • 学会等名: 日本神経学会大会(Neuro2011)
  • 発表場所: パシフィコ横浜(神奈川県)
  • 年月日: 2011-09-17
• [学会発表] 小脳依存性運動学習の記憶痕跡移動に対するタンパク質合成の役割 (2011)
  • 著者名/発表者名: 永雄総一, 岡本武人, 遠藤章吾, 白尾智明, 鈴木寿紀
  • 学会等名: 日本神経学会大会(Neuro2011)
  • 発表場所: パシフィコ横浜(神奈川県)
  • 年月日: 2011-09-16
• [学会発表] PKG基質G-substrate遺伝子欠損マウスの特徴づけ (2011)
  • 著者名/発表者名: 遠藤章吾, 首藤文洋, 岡本武人, 永雄総一, 鈴木真佐子, 伊藤正男
  • 学会等名: 日本神経学会大会(Neuro2011)
  • 発表場所: パシフィコ横浜(神奈川県)
  • 年月日: 2011-09-16
• [学会発表] AMPA型受容体エクソサイトーシスの活動依存性抑圧の平行線維ープルキンエ細胞間シナプスにおける長期抑圧発現の関与 (2011)
  • 著者名/発表者名: 山口和彦, 達吉郎, 永雄総一
  • 学会等名: 日本神経学会大会(Neuro2011)
  • 発表場所: パシフィコ横浜(神奈川県)
  • 年月日: 2011-09-15
• [学会発表] Role of de novo protein synthesis in consolidation of cerebellum-dependent motor memory (2010)
  • 著者名/発表者名: Okamoto T, Endo S, Shirao T, Nagao S
  • 学会等名: 日本神経科学学会(Neuro2010)
  • 発表場所: 兵庫県・神戸市
  • 年月日: 2010-09-03
• [図書] 中山書店 (2013)
  • 著者名/発表者名: 永雄総一 （西澤正豊）
  • 総ページ数: 336
  • 出版者: 小脳と運動失調 小脳はなにをしているか
• [備考] 小脳プラットフォーム
  • URL: http://crebellum.neuroinf.jp/
• [備考] 運動学習制御研究チーム
• [備考] Laboratory for Motor Learning Control
• [備考]
  • URL: http://mlc.brain.riken.jp
• [備考]
  • URL: http://brain.riken.jp/faculty/details/34
• [備考]
• [産業財産権] 脳機能評価システム及び脳機能評価方法 (2012)
  • 発明者名: 石川欽也 水澤正豊 永雄総一
  • 権利者名: 石川欽也 水澤正豊 永雄総一
  • 産業財産権種類: 特許
  • 出願年月日: 2012-09-04
  • 外国