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In vivo神経動態イメージングによる記憶長期化過程の解明

研究課題

研究課題/領域番号 22H00432
研究種目

基盤研究(A)

配分区分補助金
応募区分一般
審査区分 中区分46:神経科学およびその関連分野
研究機関東京大学

研究代表者

尾藤 晴彦  東京大学, 大学院医学系研究科(医学部), 教授 (00291964)

研究期間 (年度) 2022-04-01 – 2025-03-31
研究課題ステータス 交付 (2024年度)
配分額 *注記
42,510千円 (直接経費: 32,700千円、間接経費: 9,810千円)
2024年度: 13,390千円 (直接経費: 10,300千円、間接経費: 3,090千円)
2023年度: 13,780千円 (直接経費: 10,600千円、間接経費: 3,180千円)
2022年度: 15,340千円 (直接経費: 11,800千円、間接経費: 3,540千円)
キーワード脳・神経 / 長期記憶 / 分子
研究開始時の研究の概要

本研究では、in vivo多重イメージング法により1)逆シナプスタグ化機構解明を糸口にし、長期記憶のシナプス情報表現を解明し、2)連合記憶長期貯蔵を規定する皮質-視床回路による制御機構を明らかにする。さらに、遠隔記憶貯蔵メカニズムの操作による正常老化・認知症病態への新規介入戦略を実証していく。これにより、シナプス可塑性が脳情報長期貯蔵を規定している機構の最終解明を実現する。

研究実績の概要

令和5年度研究では、研究計画に則り、以下の研究目的に沿って、研究を推進した。
1) 逆シナプスタグ化機構解明を糸口にした、長期貯蔵される連合記憶シナプス情報表現の解読のための各種細胞内情報伝達シグナル計測の推進。
2)連合記憶長期貯蔵を規定する皮質-皮質下回路の解明と探索。
3)遠隔記憶貯蔵メカニズム操作による長期記憶表現型修飾を実現するための実験系構築。
初年度の進展に引き続き、シナプスレベルでの逆シナプスタグ生成・維持に寄与する可塑性シグナリングの可視化実験を進め、可塑的強化を受けないシナプスにおける異シナプス性長期抑圧(hL-LTD)のイメージングに成功した。hL-LTDはArc欠損神経細胞では観察されなかったことから、長期可塑性誘導後におけるArcの逆シナプスターゲティング機構が、ゆるやかな負のシナプスエングラムのメカニズムとして機能する可能性が示唆された。一方、連合記憶形成・強化・消去の制御機構を明らかにするため、恐怖条件付け長期記憶形成・想起時に活性化される前頭前野の第5層を含む深部層の2光子活動イメージングを試み、CS-US連合中の活性化細胞群の活動解析を開始した。また、E-SARE陽性細胞同定と神経活動イメージングの同時計測により、オペラント学習過程における柔軟な脳活動動態の遷移機構の解析をも引き続き進めた。最終年度においては、これら進展を論文化し、長期連合記憶形成に関するin vivoメカニズム解明をさらに推進する予定である。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

新たなイメージング技術の開発が順調に進み、長期記憶の分子機構解明に寄与するとともに、in vivo長期連合記憶の可視化が着実に進展しているため。

今後の研究の推進方策

これまでに作出し条件検討した各種分子プローブやイメージング技術を完成をさせる。これまでの2年間の成果をまとめ、長期記憶における細胞体およびにシナプスレベルの情報表現を解明していく。特に、恐怖記憶の形成・長期貯蔵の過程における活動動態を、細胞体ならびに樹状突起レベルで記録し、記憶痕跡が生じる際のアンサンブル動態の解明を実現する。これにより記憶形成時における活動動態変化と、それに伴う記憶長期化誘導、遠隔記憶の記憶痕跡形成に至る細胞機構のさらなる理解を前進させる。

報告書

(3件)
  • 2023 実績報告書
  • 2022 審査結果の所見   実績報告書
  • 研究成果

    (10件)

すべて 2023 2022

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件、 オープンアクセス 3件) 学会発表 (7件) (うち国際学会 4件、 招待講演 6件)

  • [雑誌論文] Lipidation states orchestrate CLICK-III/CaMKIgamma‘s stepwise association with Golgi and rafts-enriched membranes and specify its functional coupling to STEF-Rac1-dependent neurite extension2023

    • 著者名/発表者名
      Ageta-Ishihara N*, #(*共同筆頭著者, #共同責任著者), Takemoto-Kimura S*, Kondo Y, Okamura M, Bito H#.
    • 雑誌名

      Frontiers in Cellular Neuroscience

      巻: 17 ページ: 1204302-1204302

    • DOI

      10.3389/fncel.2023.1204302

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Forster resonance energy transfer-based kinase mutation phenotyping reveals an aberrant facilitation of Ca2+/calmodulin-dependent CaMKIIα activity in de novo mutations related to intellectual disability2022

    • 著者名/発表者名
      Fujii Hajime、Kidokoro Hiroyuki、Kondo Yayoi、Kawaguchi Masahiro、Horigane Shin-ichiro、Natsume Jun、Takemoto-Kimura Sayaka、Bito Haruhiko
    • 雑誌名

      Frontiers in Molecular Neuroscience

      巻: 15 ページ: 1-20

    • DOI

      10.3389/fnmol.2022.970031

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] In Vivo Wide-Field and Two-Photon Calcium Imaging from a Mouse using a Large Cranial Window2022

    • 著者名/発表者名
      Manita S, Shigetomi E, Bito H, Koizumi S, Kitamura K
    • 雑誌名

      Journal of Visualized Experiments

      巻: 186 号: 186 ページ: 186-186

    • DOI

      10.3791/64224

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] Flexible adaptation of mPFC neuronal dynamics before, during and after auditory fear conditioning2023

    • 著者名/発表者名
      Kondo H, Kim R, Shimoda R, Yamashita R, Kim J, Brebner LS, Song H, Inokuchi K, Kondo Y, Okamura M, Ota K, Fujii H, Bito H
    • 学会等名
      Annual Meeting of the Society for Neuroscience
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Multiplex Imaging of Neural Activity and Signaling Dynamics2023

    • 著者名/発表者名
      Bito H
    • 学会等名
      世界脳研究機構(IBRO)ワールドコングレス 2023
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Capturing and measuring circuit dynamics in active ensembles during cognition2023

    • 著者名/発表者名
      Bito H
    • 学会等名
      UK-Japan Neuroscience Symposium
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Dynamic control of late-phase plasticity and long-term memory via bidirectional signaling between the synapses and the nucleus2023

    • 著者名/発表者名
      Bito H
    • 学会等名
      Long-term potentiation - 50 years on
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Multiplex imaging of neural activity and signaling dynamics2022

    • 著者名/発表者名
      Bito H
    • 学会等名
      Opening Plenary Lecture (PL1), Biennial Meeting of the International Society for Neurochemistry -held in conjunction with the Asian-Pacific Society for Neurochemistry
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Multiplex imaging of neural activity and signaling dynamics2022

    • 著者名/発表者名
      Bito H
    • 学会等名
      6th International Symposium Frontiers in Neurophotonics
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] A stepwise recruitment of cortical active ensembles into Arc-based engram cells during tone-reward associative memory formation2022

    • 著者名/発表者名
      Leonie S. Brebner, Michiko Okamura, Yayoi Kondo, Tatsushi Yokoyama, Ranmaru Shimoda, Ryang Kim, Hiroyuki Okuno, Haruhiko Bito
    • 学会等名
      Engrams and Neuronal Ensembles in Learning and Memory: from Molecules to Behaviour
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演

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公開日: 2022-04-19   更新日: 2024-12-25  

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