光遺伝学を用いた呼吸制御による記憶の書き換え効果の解明

• 研究課題/領域番号: 22K07335
• 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51020:認知脳科学関連
• 研究機関: 兵庫医科大学
• 研究代表者: 中村 望 兵庫医科大学, 医学部, 助教 (50450961)
• 研究期間 (年度): 2022-04-01 – 2025-03-31
• 研究課題ステータス: 交付 (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); 2024年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円); 2023年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円); 2022年度: 2,470千円 (直接経費: 1,900千円、間接経費: 570千円)
• キーワード: respiration / reconsolidation / hippocampus / memory

研究開始時の研究の概要

辛い記憶を消すなど、記憶をコントロールすることができれば、人々の生活は改善し現代社会で増え続けるさまざまな精神疾患の治療に役立つことが考えられる。本研究では、「記憶の書き換え」について、呼吸という内因的活動が、有効な促進作用を担うことを証明する。本研究は、一度覚えた記憶を呼吸によって消したり書き換えたりすることができるかを検証し、その制御メカニズムを解明するものである。その成果は、今後の社会において、「うつ病・不安障害・アルツハイマー病などの精神疾患や認知機能障害を改善するための新しいアプローチ法」として期待される。

研究実績の概要

辛い記憶を消すなど記憶をコントロールすることができれば、人々の生活は改善し、現代社会で増え続けるさまざまな精神疾患の治療に役立つことが考えられる。本研究では、「記憶の書き換え」について、呼吸という内因的活動が有効な促進作用を有することを証明する。これまで我々は、呼吸中枢活動を光操作で止めることのできるトランスジェニックマウスを用いて、記憶を形成する瞬間に呼吸を止めると、記憶できなくなることを発見した。つまりこれは、呼吸には、記憶を形成するときにそれができなくなるなんらかの作用を有することを意味する。本研究では、さらに一歩進んで、一度覚えた記憶について、記憶想起に合わせて呼吸を制御することで、記憶を消去できるか、つまり、呼吸には、新しい記憶の形成に関与するだけでなく、すでに覚えた記憶を消し去る作用をもちうるかについて解明する。実験では、まず、１）AAVを接種されたCreマウスが、光操作で呼吸を強制的にコントロールできるか、対照群のマウスと比較して行う。そして、２）マウスが記憶課題で新しい記憶を形成できるか。この２つの段階を経たのちに、記憶の再固定実験を行う。ここでは、記憶想起する瞬間に呼吸を強制的に操作する。これらの記憶課題後、最初期遺伝子による分子イメージング法で、海馬ニューロンの活動パターンを明らかにする。さらにin vivo細胞外記録によるニューロン活動から、その活動パターンがより明確になるため、現在、細胞外記録の系の立ち上げを行っている。また、本研究課題の基盤となる先行研究論文のための追加実験が、想定よりも時間を費やしており、計画がやや遅れている。

現在までの達成度 (区分)

3: やや遅れている

理由

本研究と直接関連し、本研究課題を計画する上で基盤となった先行研究論文のための追加実験が、想定していたよりも時間を費やしているため。この先行研究の論文は、すでに投稿中であるが、これまでのreviewerとのやりとりで、動物の匹数を増やすことや追加グループの行動実験を行うよう勧められ、繰り返し行っている状況である。一方、記憶を消すの行動実験については、AAVを接種されたCreマウスを用いて、記憶課題を実施中である。今後の成果が期待できる状況にある。

今後の研究の推進方策

１）これまでと同様に、AAVを接種されたトランスジェニックマウスを用い、記憶課題を行い、その延長線として、記憶を消す再固定を実施する予定である。
２）海馬ニューロン活動や呼吸中枢から大脳皮質まで至る経路の解明は、これまでと同様、最初期遺伝子Arc, Fos, H1aを用いた分子イメージング（catFISH）の系を用いて、明らかにすることが大事である。
３）新しくLFPなどのin vivo細胞外記録の系を用いることで、海馬ニューロンの活動パターンがより明確になるため、今後、catFISHの系はそのまま維持しながら、in vivoの細胞外記録の系を新しく確立する予定である。