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新生ニューロンが睡眠中に記憶を固定化するメカニズムの解明

研究課題

研究課題/領域番号 22KF0047
補助金の研究課題番号 21F21080 (2021-2022)
研究種目

特別研究員奨励費

配分区分基金 (2023)
補助金 (2021-2022)
応募区分外国
審査区分 小区分46030:神経機能学関連
研究機関筑波大学

研究代表者

坂口 昌徳  筑波大学, 国際統合睡眠医科学研究機構, 准教授 (60407088)

研究分担者 VERGARA GARCIA PABLO  筑波大学, 国際統合睡眠医科学研究機構, 外国人特別研究員
研究期間 (年度) 2023-03-08 – 2024-03-31
研究課題ステータス 完了 (2023年度)
配分額 *注記
2,300千円 (直接経費: 2,300千円)
2023年度: 600千円 (直接経費: 600千円)
2022年度: 1,100千円 (直接経費: 1,100千円)
2021年度: 600千円 (直接経費: 600千円)
キーワードシナプス可塑性 / 新生ニューロン
研究開始時の研究の概要

この研究は、新生ニューロンのシナプス可塑性が睡眠中の記憶固定化に不可欠であるかどうかを検証することを目的とする。睡眠中のシナプス可塑性が記憶固定化に関与することは以前から示唆されているが、直接的な因果関係を明らかにした研究は行われていない。本研究では、新しい光遺伝子学的ツールを使用して、新生ニューロンのシナプス可塑性と記憶固定化の関係を調べ、睡眠中の記憶処理メカニズムについて理解を深めることが期待される。

研究実績の概要

成体期に新たなニューロンが生まれる数少ない領域である海馬歯状回に注目し、これらのニューロンの長期的な動態を探るための研究を行った。既存のカルシウムイメージング技術では、長期間にわたるニューロンの追跡が難しいため、新たな解析ツールCaliAli(Calcium Imaging Intersession Alignment)を開発した。
CaliAliは、長期実験におけるカルシウム信号を効率的に追跡・抽出するための包括的な解析パイプラインである。このツールは、カルシウムイメージングで得られる血管および神経構造を強調するフィルターを使用し、脳の整合性を修正する。また、長期間にわたる記録から生のデータを分離する特別なプロセスも備えている。さらに、バッチ処理を用いることで計算負荷を大幅に削減しつつ、高い性能を維持している。
CaliAliを用いた実験では、成体生まれのニューロンが文脈記憶の獲得後の睡眠段階で再活性化することを初めて示すことに成功した。これにより、記憶の統合におけるREM睡眠の重要性を新たに証明した。この成果は、CaliAliがニューロン追跡の新たな標準を設定し、神経ネットワークの進化と適応を長期にわたって研究する上で重要なツールとなることを示している。CaliAliのコードと論文はプレプリントとして公開されており、現在査読中である。

報告書

(1件)
  • 2023 実績報告書
  • 研究成果

    (9件)

すべて 2024 2023 その他

すべて 雑誌論文 (1件) (うち国際共著 1件、 査読あり 1件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (7件) (うち国際学会 1件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] CaliAli, a tool for long-term tracking of neuronal population dynamics in calcium imaging2023

    • 著者名/発表者名
      Vergara Pablo、Wang Yuteng、Srinivasan Sakthivel、Cherasse Yoan、Naoi Toshie、Sugaya Yuki、Sakurai Takeshi、Kano Masanobu、Sakaguchi Masanori
    • 雑誌名

      bioRxiv

      巻: ‐

    • DOI

      10.1101/2023.05.19.540935

    • 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 / 国際共著
  • [学会発表] 睡眠中の記憶処理メカニズムとその臨床応用2024

    • 著者名/発表者名
      坂口 昌徳
    • 学会等名
      TorontoParty創立20周年記念学術講演会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 成体海馬新生ニューロンの睡眠中の記憶処理における機能2024

    • 著者名/発表者名
      坂口 昌徳
    • 学会等名
      第20回生体脳のニューロン新生懇談
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] 順列エントロピーによるマウスの睡眠状態判定の精度向上2024

    • 著者名/発表者名
      坂口 昌徳
    • 学会等名
      第147回MPS・第77回BIO合同研究発表会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] 遅れ時間座標系におけるマウスの睡眠時脳波時系列データの順列エントロピーによる評価2024

    • 著者名/発表者名
      坂口 昌徳
    • 学会等名
      電子情報通信学会 非線形問題研究会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] 睡眠中の新生ニューロンの記憶固定化における役割2023

    • 著者名/発表者名
      坂口 昌徳
    • 学会等名
      日本神経化学会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] レム睡眠を制御するマウス脳幹神経回路の同定2023

    • 著者名/発表者名
      坂口 昌徳
    • 学会等名
      日本睡眠学会第45回定期学術集会・第30回日本時間生物学会学術大会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] 人為的なレム睡眠増加が社会的ストレス曝露後のマウスの行動に与える影響の検討2023

    • 著者名/発表者名
      坂口 昌徳
    • 学会等名
      第46回分子生物学会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [備考] SAKAGUCHI LABORATORY

    • URL

      https://sakaguchi-lab.org/

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書

URL: 

公開日: 2021-10-22   更新日: 2024-12-25  

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