多様な記憶情報の活用を担う機能的神経回路の解析

• 研究課題/領域番号: 24243069
• 研究種目: 基盤研究(A)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 実験心理学
• 研究機関: 同志社大学 (2016); 京都大学 (2012-2015)
• 研究代表者: 櫻井 芳雄 同志社大学, 脳科学研究科, 教授 (60153962)
• 連携研究者: 金子 武嗣 京都大学, 大学院医学研究科, 教授 (90177519) ; 青柳 富誌生 京都大学, 大学院情報学研究科, 教授 (90252486)
• 研究期間 (年度): 2012-04-01 – 2016-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2016年度)
• 配分額: 36,010千円 (直接経費: 27,700千円、間接経費: 8,310千円); 2015年度: 7,540千円 (直接経費: 5,800千円、間接経費: 1,740千円); 2014年度: 8,840千円 (直接経費: 6,800千円、間接経費: 2,040千円); 2013年度: 8,840千円 (直接経費: 6,800千円、間接経費: 2,040千円); 2012年度: 10,790千円 (直接経費: 8,300千円、間接経費: 2,490千円)
• キーワード: 記憶 / 神経回路 / セル・アセンブリ / 海馬 / 扁桃体 / 前頭前野 / ラット / 小脳核 / 時間 / タイミング / ニューロン / 報酬 / LFP / 記憶情報

研究成果の概要

本研究は、多様な記憶情報の活用を担う機能的神経回路、すなわちセル・アセンブリの活動を神経科学的に実証することを目的とした。様々な記憶課題を考案し、それらを遂行中のラットからマルチニューロン活動を記録し解析した。その結果、時間弁別課題、報酬確率予測課題、順序弁別課題など多様な記憶課題の遂行中に、海馬、扁桃体、前頭前野などでニューロン活動が変化することがわかり、さらにそれらの部位間で同期的に活動するニューロン集団、つまりマクロなセル・アセンブリの活動を検出することができた。

研究成果

• [雑誌論文] Inactivation of cerebellar cortical curus II disrupts temporal processing of absolute timing but not relative timing in voluntary movements. (2016)
  • 著者名/発表者名: Yamaguchi, K. and Sakurai, Y.
  • 雑誌名: Frontiers in Systems Neuroscience 巻: 10 (16) ページ: 1-12
  • DOI: 10.3389/fnsys.2016.00016
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] セル・アセンブリと記憶 (2015)
  • 著者名/発表者名: 櫻井芳雄
  • 雑誌名: 生体の科学 巻: 67 ページ: 32-36
• [雑誌論文] ニューロフィードバックの基礎―神経活動のオペラント条件づけ (2015)
  • 著者名/発表者名: 櫻井芳雄
  • 雑誌名: Clinical Neuroscience 巻: 34 ページ: 155-159
• [雑誌論文] Theta oscillation and neuronal activity in rat hippocampus are involved in temporal discrimination of time in seconds (2015)
  • 著者名/発表者名: Nakazono, T., Sano, T., Takahashi, S., Sakurai, Y.
  • 雑誌名: Frontiers in Systems Neuroscience 巻: 9 ページ: 1-12
  • DOI: 10.3389/fnsys.2015.00095
  • NAID: 120005947020
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Spike coding mechanisms of cerebellar temporal processing in classical conditioning and voluntary movements (2014)
  • 著者名/発表者名: Yamaguchi, K. and Sakurai, Y.
  • 雑誌名: The Cerebellum 巻: 13 号: 5 ページ: 651-658
  • DOI: 10.1007/s12311-014-0580-5
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Brain-machine interfaces can accelerate clarification of the principal mysteries and real plasticity of the brain. (2014)
  • 著者名/発表者名: Sakurai, Y.
  • 雑誌名: Frontiers in Systems Neuroscience 巻: 8
  • DOI: 10.3389/fnsys.2014.00104
  • NAID: 120005455992
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Recall of Sequences Based on the Position of the First Cue Stimulus in Rats (2014)
  • 著者名/発表者名: Seiya Ishino, Yoshio Sakurai
  • 雑誌名: Cognitive Neurodynamics 巻: (印刷中) 号: 4 ページ: 345-351
  • DOI: 10.1007/s11571-014-9284-2
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Volitional enhancement of firing synchrony and oscillation by neuronal operant conditioning: interaction with neurorehabilitation and brain-machine interface. (2014)
  • 著者名/発表者名: Sakurai, Y., Song, K., Tachibana, S. and Takahashi, S.
  • 雑誌名: Frontiers in Systems Neuroscience 巻: 8 ページ: 1-11
  • DOI: 10.3389/fnsys.2014.00011
  • NAID: 120005385894
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Novel behavioral tasks to explore cerebellar temporal processing in milliseconds in rats. (2014)
  • 著者名/発表者名: Yamaguchi, K. and Sakurai, Y.
  • 雑誌名: Behavioural Brain Research 巻: 263 ページ: 138-143
  • DOI: 10.1016/j.bbr.2014.01.030
  • NAID: 120005385890
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Oscillatory interaction between amygdala and hippocampus coordinates behavioral modulation based on reward expectation. (2013)
  • 著者名/発表者名: Terada, S., Takahashi, S., and Sakurai, Y.
  • 雑誌名: Frontiers in Behavioral Neuroscience 巻: 7 (177) ページ: 1-12
  • DOI: 10.3389/fnbeh.2013.00177
  • NAID: 120005349005
  • 査読あり
• [雑誌論文] Diverse synchrony of firing reflects diverse cell-assemlby coding in the prefrontal cortex (2013)
  • 著者名/発表者名: Sakurai, Y., Nakazono, T., Ishino, S., Terada, S., Yamaguchi, K. and Takahashi, S.
  • 雑誌名: Journal of Physiology-Paris 巻: 107 号: 6 ページ: 459-470
  • DOI: 10.1016/j.jphysparis.2013.05.004
  • 査読あり
• [雑誌論文] 順序情報を表現する海馬セル・アセンブリダイナミクス (2013)
  • 著者名/発表者名: 石野誠也・山口健治・佐野知美・櫻井芳雄
  • 雑誌名: 心理学評論 巻: 56 ページ: 320-327
  • NAID: 130007437019
  • 査読あり
• [雑誌論文] 海馬の可塑性と領野間相互作用 (2013)
  • 著者名/発表者名: 中園智晶・寺田慧・櫻井芳雄
  • 雑誌名: 心理学評論 巻: 56 ページ: 338-354
  • NAID: 130007436932
  • 査読あり
• [雑誌論文] Conditioned enhancement of firing rates and synchrony of hippocampal neurons and firing rates of motor cortical neurons in rats. (2013)
  • 著者名/発表者名: Sakurai, Y. and Takahashi, S.
  • 雑誌名: European Journal of Neuroscience 巻: 37 号: 4 ページ: 623-639
  • DOI: 10.1111/ejn.12070
  • 査読あり
• [雑誌論文] ブレイン－マシン・インタフェースの神経科学 (2012)
  • 著者名/発表者名: 櫻井芳雄
  • 雑誌名: 分子精神医学 巻: 12 ページ: 23-29
• [学会発表] 再学習中の想起に関わる神経メカニズム (2016)
  • 著者名/発表者名: 町野友理・高橋晋・櫻井芳雄
  • 学会等名: 第９３回日本生理学会大会
  • 発表場所: 札幌コンベンションセンター（札幌市）
  • 年月日: 2016-03-24
• [学会発表] Effect of reward history under uncertainty (2016)
  • 著者名/発表者名: 高橋裕美・廣川純也・櫻井芳雄
  • 学会等名: 脳と心のメカニズム第16回冬のワークショップ
  • 発表場所: ルスツリゾート（北海道蛇田郡留寿都）
  • 年月日: 2016-01-06
• [学会発表] Transfer of operantly conditioned firings between different neuron groups with BMI in rats (2015)
  • 著者名/発表者名: Song, K., Takahashi, S. and Sakurai, Y.
  • 学会等名: 45th Society for Neuroscience Annual Meeting
  • 発表場所: Chicago（米国）
  • 年月日: 2015-10-21
  • 国際学会
• [学会発表] ルールスイッチングにおけるラット海馬のシータ・ガンマカップリング (2015)
  • 著者名/発表者名: 中園智晶・高橋晋・櫻井芳雄
  • 学会等名: 第24回海馬と高次脳機能学会
  • 発表場所: 岐阜大学サテライトキャンパス（岐阜市）
  • 年月日: 2015-10-11
• [学会発表] ルール学習中のラット海馬におけるシータ－ガンマ・カップリングはガンマ波のタイプによって異なる (2015)
  • 著者名/発表者名: 中園智晶・高橋晋・櫻井芳雄
  • 学会等名: 第38 回日本神経科学学会大会
  • 発表場所: 神戸国際会議場（神戸市）
  • 年月日: 2015-07-30
• [学会発表] Rule switching affects cross-frequency couplings in rat hippocampus. (2015)
  • 著者名/発表者名: Nakazono, T., Takahashi, S., and Sakurai, Y.
  • 学会等名: 5th International Conference on Cognitive Neurodynamics
  • 発表場所: Sanya（中国）
  • 年月日: 2015-06-05
• [学会発表] ブレイン?マシン・インタフェースが示す脳の可塑的変化と制御可能性 (2015)
  • 著者名/発表者名: 櫻井芳雄
  • 学会等名: 第5回鹿児島神経科学研究会
  • 発表場所: 鹿児島大学（鹿児島市）
  • 年月日: 2015-02-21
  • 招待講演
• [学会発表] Coordinated activity between the hippocampus and the prefrontal cortex related to retrieval of learned sequences in rats. (2014)
  • 著者名/発表者名: Ishino, S., Takahashi, S. and Sakurai, Y.
  • 学会等名: Vision, Memory, Thought: How Cognition Emerges from Neural Network
  • 発表場所: 東京大学（東京都）
  • 年月日: 2014-12-06
• [学会発表] Rule switching affects cross frequency couplings in rat hippocampus. (2014)
  • 著者名/発表者名: Nakazono, T., Takahashi, S. and Sakurai, Y.
  • 学会等名: Vision, Memory, Thought: How Cognition Emerges from Neural Network
  • 発表場所: 東京大学（東京都）
  • 年月日: 2014-12-06
• [学会発表] Hippocampal-prefrontal coordination is involved in recall of learned sequences in rats. (2014)
  • 著者名/発表者名: Ishino, S., Takahashi, S. and Sakurai, Y.
  • 学会等名: 44th Society for Neuroscience Annual Meeting
  • 発表場所: Washington, DC (USA)
  • 年月日: 2014-11-19
• [学会発表] Timed pauses of simple spikes and up-and-down patterns of deep cerebellar nucleus activity code cerebellar temporal processing during voluntary movement tasks. (2014)
  • 著者名/発表者名: Yamaguchi, K., Takahashi, S. and Sakurai, Y.
  • 学会等名: 44th Society for Neuroscience Annual Meeting
  • 発表場所: Washington, DC (USA)
  • 年月日: 2014-11-18
• [学会発表] 衝動性の制御における内側前頭皮質の機能と可塑性を解明するためのブレイン―マシン・インターフェイス． (2014)
  • 著者名/発表者名: 立花湘太・高橋晋・櫻井芳雄
  • 学会等名: 第37回日本神経科学大会
  • 発表場所: パシフィコ横浜（横浜市）
  • 年月日: 2014-09-13
• [学会発表] 学習した系列の想起に関連する海馬-前頭連合野ネットワークの協調的活動 (2014)
  • 著者名/発表者名: 石野誠也・高橋晋・櫻井芳雄
  • 学会等名: 第37回日本神経科学大会
  • 発表場所: パシフィコ横浜（横浜市）
  • 年月日: 2014-09-12
• [学会発表] Volitional enhancement of firing synchrony of hippocampal neurons by neuronal operant conditioning.. (2014)
  • 著者名/発表者名: 櫻井芳雄
  • 学会等名: 第37回日本神経科学大会
  • 発表場所: パシフィコ横浜（横浜市）
  • 年月日: 2014-09-11
• [学会発表] ラット海馬シータオシレーションは時間間隔弁別に関与する. (2014)
  • 著者名/発表者名: 中園智晶・佐野知美・高橋晋・櫻井芳雄
  • 学会等名: 第37回日本神経科学大会
  • 発表場所: パシフィコ横浜（横浜市）
  • 年月日: 2014-09-11
• [学会発表] ラット皮質におけるオペラント条件づけした発火のニューロン集団間での転移． (2014)
  • 著者名/発表者名: 宋基燦・高橋晋・櫻井芳雄
  • 学会等名: 第37回日本神経科学大会
  • 発表場所: パシフィコ横浜（横浜市）
  • 年月日: 2014-09-11
• [学会発表] Theta-gamma couplings in rat hippocampus are affected by both rule learning and (2013)
  • 著者名/発表者名: Nakazono, T., Takahashi, S. and Sakurai, Y.
  • 学会等名: International Symposium on Prediction and Decision Making. 京都 (2013年10月13日)．
  • 発表場所: 京都大学（京都市）
• [学会発表] ラット海馬のシータ-ガンマカップリングにおけるルールスイッチング課題の影響 (2013)
  • 著者名/発表者名: 中園智晶・高橋晋・櫻井芳雄
  • 学会等名: 包括脳ネットワーク夏のワークショップ
  • 発表場所: 名古屋国際会議場（名古屋市）
• [学会発表] Hippocampal-prefrontal interaction is related to recall of learned sequences. (2013)
  • 著者名/発表者名: 石野誠也・高橋晋・櫻井芳雄
  • 学会等名: 包括脳ネットワーク夏のワークショップ
  • 発表場所: 名古屋国際会議場（名古屋市）
• [学会発表] 海馬と扁桃体間のガンマオシレーションの同期は報酬予測による行動調節に寄与する． (2013)
  • 著者名/発表者名: 寺田慧・高橋晋・櫻井芳雄
  • 学会等名: 第36回日本神経科学学会大会
  • 発表場所: 京都国際会館（京都市）
• [学会発表] ラットのリズムに基づく行動中または時間間隔に基づく行動中に見られる小脳活動． (2013)
  • 著者名/発表者名: 山口健治・高橋晋・櫻井芳雄
  • 学会等名: 第36回日本神経科学学会大会
  • 発表場所: 京都国際会館（京都市）
• [学会発表] Dynamic synchrony of firing in the prefrontal cortex in monkeys and rats (2012)
  • 著者名/発表者名: Sakurai, Y.
  • 学会等名: 3rd International Symposium on Prefrontal Cortex
  • 発表場所: 京都
• [学会発表] Cerebellar Purkinje-cell spikes interaction during a timing behavior task in the rat (2012)
  • 著者名/発表者名: Yamaguchi, K.
  • 学会等名: 42th Society for Neuroscience Annual Meeting
  • 発表場所: New Orleans
• [学会発表] Planning-based behavior and neuronal activity in sequential order information task in rats (2012)
  • 著者名/発表者名: Ishino, S.
  • 学会等名: 42th Society for Neuroscience Annual Meeting
  • 発表場所: New Orleans
• [学会発表] Multi-neuronal activities in prefrontal cortex and hippocampus during a rule-switching task in rats (2012)
  • 著者名/発表者名: Nakazono, T.
  • 学会等名: 42th Society for Neuroscience Annual Meeting
  • 発表場所: New Orleans
• [学会発表] Interacted neuronal activities between hippocampus and amygdala modulate discrimination behavior expecting for different probability of reward in the rat (2012)
  • 著者名/発表者名: Terada, S.
  • 学会等名: 42th Society for Neuroscience Annual Meeting
  • 発表場所: New Orleans
• [学会発表] ニューラルオペラント中の海馬マルチニューロン活動の動態 (2012)
  • 著者名/発表者名: 櫻井芳雄
  • 学会等名: 第21回海馬と高次脳機能学会
  • 発表場所: 金沢
• [学会発表] ラットのタイミング行動課題中における時間知覚と小脳プルキンエ細胞のスパイク発火 (2012)
  • 著者名/発表者名: 山口健治
  • 学会等名: 第35回日本神経科学学会大会
  • 発表場所: 名古屋
• [学会発表] ラットは系列順序情報を想起したプランニング行動を示した (2012)
  • 著者名/発表者名: 石野誠也
  • 学会等名: 第35回日本神経科学学会大会
  • 発表場所: 名古屋
• [学会発表] ラットの異なる報酬予測を担う海馬と扁桃体の相互作用 (2012)
  • 著者名/発表者名: 寺田慧
  • 学会等名: 第35回日本神経科学学会大会
  • 発表場所: 名古屋
• [図書] 脳と機械をつないでみたら－BMIから見えてきた (2013)
  • 著者名/発表者名: 櫻井芳雄
  • 総ページ数: 196
  • 出版者: 岩波書店
• [備考] 同志社大学脳科学研究科 神経回路情報部門（櫻井ラボ）
  • URL: https://www1.doshisha.ac.jp/~ysakurai/
• [備考] 脳神経ダイナミクス（櫻井）ラボ
  • URL: http://www.bun.kyoto-u.ac.jp/~ysakurai/
• [備考] 脳神経ダイナミクス（櫻井）ラボ
  • URL: http://www.bun.kyoto-u.ac.jp/~ysakurai/
• [備考] 脳神経ダイナミクス（櫻井）ラボ
  • URL: http://www.bun.kyoto-u.ac.jp/~ysakurai/