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記憶の多様な形成と再形成を可能にするセル・アセンブリの動的変容

公募研究

研究領域多様性から明らかにする記憶ダイナミズムの共通原理
研究課題/領域番号 16H01283
研究種目

新学術領域研究(研究領域提案型)

配分区分補助金
審査区分 生物系
研究機関同志社大学

研究代表者

櫻井 芳雄  同志社大学, 脳科学研究科, 教授 (60153962)

研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2018-03-31
研究課題ステータス 完了 (2017年度)
配分額 *注記
8,320千円 (直接経費: 6,400千円、間接経費: 1,920千円)
2017年度: 4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2016年度: 4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
キーワードセル・アセンブリ / 記憶 / 海馬 / 新皮質 / ラット / 記憶形成 / ニューロン / 記憶課題 / 相互相関解析 / 再形成
研究実績の概要

すでに開発済みの複数の記憶課題、すなわち異なる音刺激対を用いた複数の条件性弁別課題を数日間にわたり次々と学習していくラットの海馬からマルチニューロン活動を記録し、異なる記憶の形成と再形成をとおして変化する神経細胞集団の発火頻度と同期発火について解析した。その結果、記憶課題Ⅱと記憶課題Ⅲの学習過程(Learn1とLearn2)それぞれにおいて、記憶が形成されつつある時期でのみ一過性の同期発火を示すニューロンペアがあり、そのペアはLearn1とLearn2で異なっていた。またそれら一過性の同期発火は、記憶が形成された学習完成期にはほぼ消失した。これらの結果から、以下の仮説を提示することができた。
(1)海馬で一時的に作られるセル・アセンブリ(temporary cell assembly)によって記憶が作られ、その記憶は新皮質に移されることで固定される。(2)その記憶が固定されるに伴い海馬のセル・アセンブリはリセットされ、次の新しい記憶を形成する際には異なるセル・アセンブリがまた一時的に作られる。(3)このような海馬のセル・アセンブリの柔軟なセット・リセットにより、限られた神経細胞集団により多様な記憶を次々形成することが可能となる。
また、これらの仮説を検証するため、新たなアデノ随伴ウイルスを用いたオプトジェネティクス法を開発した。この方法を活用することで、海馬のセル・アセンブリの活性化により新たな記憶課題の学習が促進されることを因果的に検証することが可能となった。

現在までの達成度 (段落)

29年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

29年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2017 実績報告書
  • 2016 実績報告書
  • 研究成果

    (34件)

すべて 2018 2017 2016 その他

すべて 雑誌論文 (4件) (うち査読あり 4件、 オープンアクセス 3件、 謝辞記載あり 2件) 学会発表 (26件) (うち国際学会 7件) 図書 (2件) 備考 (2件)

  • [雑誌論文] Temporal and rate coding for discrete event sequences in the hippocampus.2017

    • 著者名/発表者名
      Terada S, Sakurai Y, Nakahara H, Fujisawa S.
    • 雑誌名

      Neuron

      巻: 94 号: 6 ページ: 1248-1262

    • DOI

      10.1016/j.neuron.2017.05.024

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Left-right functional asymmetry of ventral hippocampus depends on aversiveness of situations2017

    • 著者名/発表者名
      Sakaguchi, Y. and Sakurai, Y.
    • 雑誌名

      Behavioural Brain Research

      巻: 325 ページ: 325-333

    • DOI

      10.1016/j.bbr.2017.02.028

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Hippocampal-prefrontal theta phase synchrony in planning of multi-step actions based on memory retrieval2017

    • 著者名/発表者名
      Ishino, S., Takahashi, S., Ogawa, M. and Sakurai, Y.
    • 雑誌名

      European Journal of Neuroscience

      巻: 45 号: 10 ページ: 1313-1324

    • DOI

      10.1111/ejn.13547

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Neural operant conditioning as a core mechanism of brain-machine interface control2016

    • 著者名/発表者名
      Sakurai, Y. and Song, K.
    • 雑誌名

      Technologies

      巻: 4 号: 3 ページ: 1-12

    • DOI

      10.3390/technologies4030026

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] バーンズ迷路を用いたラットの他個体観察学習課題.2018

    • 著者名/発表者名
      山田基樹・櫻井芳雄
    • 学会等名
      日本行動科学学会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] ラット脳における機能的左右半球差の意義解明とその応用.2018

    • 著者名/発表者名
      阪口幸駿
    • 学会等名
      第7回東北脳科学ウィンタースクール
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] “All-Go” Behavioral State with Resetting Associative Neural Activity in Ventral Striatum during Reversal Learning.2018

    • 著者名/発表者名
      谷隅 勇太・廣川 純也・櫻井 芳雄・眞部 寛之
    • 学会等名
      The first international symposium for frontend brain science: University of Yamanashi
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Representation of goal-related spatial information across different behavioral contexts in rat perirhinal cortex.2018

    • 著者名/発表者名
      大貫朋哉・櫻井芳雄・廣川純也
    • 学会等名
      The first international symposium for frontend brain science: University of Yamanashi
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Retrieval of task-related multimodal memory in rat perirhinal cortex.2017

    • 著者名/発表者名
      大貫朋哉・櫻井芳雄・廣川純也
    • 学会等名
      次世代脳プロジェクト 冬のシンポジウム2017
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 匂いで惹起された摂食行動時に応答する腹側テニアテクタの神経活動.2017

    • 著者名/発表者名
      塩谷和基・村田航志・廣川純也・森憲作・櫻井芳雄・眞部寛之
    • 学会等名
      次世代脳プロジェクト 冬のシンポジウム2017
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] ラット背外側線条体の習慣形成における機能的半球差.2017

    • 著者名/発表者名
      阪口幸駿・櫻井芳雄
    • 学会等名
      2017年度生命科学系学会合同年次大会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Differential routing of reinforcement signals from orbitofrontal cortex to striatum depending on environmental uncertainty.2017

    • 著者名/発表者名
      Hirokawa, J., Li, S., Vaughan, A., Pie, J., Desban, L., Osako, Y., Ohnuki, T., Manabe, H., Sakurai, Y., and Kepecs, A
    • 学会等名
      47th Society for Neuroscience Annual Meeting, 250.08.
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 高齢な脳と高齢な身体.2017

    • 著者名/発表者名
      櫻井芳雄
    • 学会等名
      第81回日本心理学会大会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 匂いに基づく摂食行動決定時、摂食中における腹側テニアテクタニューロンの活動.2017

    • 著者名/発表者名
      塩谷和基・村田航志・廣川純也・櫻井芳雄・森憲作・眞部寛之
    • 学会等名
      第6回人材育成フレームワークレクチャー
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 匂いと報酬の連合学習および逆転学習時の嗅皮質ニューロンの応答パターン.2017

    • 著者名/発表者名
      谷隅勇太・廣川純也・櫻井芳雄・森憲作・眞部寛之
    • 学会等名
      第6回人材育成フレームワークレクチャー
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] ラットの嗅覚行動課題時および睡眠時の嗅皮質ニューロン活動の多細胞同時記録.2017

    • 著者名/発表者名
      谷隅勇太・櫻井芳雄・眞部寛之
    • 学会等名
      第二回新学術領域「生物ナビゲーションのシステム科学」若手合宿
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 習慣化におけるラット背外側線条体の左半球優位性.2017

    • 著者名/発表者名
      阪口幸駿・櫻井芳雄
    • 学会等名
      第40回日本神経科学大会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 眼窩前頭皮質から線条体への投射細胞は環境の不確実性に依存して強化信号を伝達する.2017

    • 著者名/発表者名
      廣川純也・Li Shujing., Vaughan, Alex., Pie, Lambert, Jean., Desban, Laura,. 大迫優真・大貫朋哉・眞部寛之・櫻井芳雄
    • 学会等名
      第40回日本神経科学大会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] ラットの嗅周皮質における行動的に関係付けられたクロスモーダル刺激の神経表象.2017

    • 著者名/発表者名
      大貫朋哉・廣川純也・櫻井芳雄
    • 学会等名
      第40回日本神経科学大会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 匂いに基づく摂食行動決定時、摂食中における腹側テニアテクタニューロンの活動.2017

    • 著者名/発表者名
      塩谷和基・廣川純也・櫻井芳雄・森憲作・眞部寛之
    • 学会等名
      第40回日本神経科学大会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] ラットにおける盲視.2017

    • 著者名/発表者名
      大迫優真・櫻井芳雄・廣川純也
    • 学会等名
      第40回日本神経科学大会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 視床下部外側野に投射する嗅皮質亜領域の同定.2017

    • 著者名/発表者名
      村田航志・小林憲太・深澤有吾・山口正洋・森憲作・眞部寛之
    • 学会等名
      第40回日本神経科学大会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 匂いと報酬の連合学習および逆転学習時の嗅皮質ニューロンの応答パターン.2017

    • 著者名/発表者名
      谷隅勇太・廣川純也・櫻井芳雄・森憲作・眞部寛之
    • 学会等名
      第40回日本神経科学大会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Left-right hemispheric functional asymmetry of ventral hippocampus and dorsolateral striatum.2017

    • 著者名/発表者名
      Sakaguchi, Y., Sakurai, Y.
    • 学会等名
      26th International Behavioral Neuroscience Society Annual Meeting.
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Volitional modulation of neuronal activities among multiple neuron groups via neuronal operant conditioning2016

    • 著者名/発表者名
      Song, K., Takahashi, S. and Sakurai, Y.
    • 学会等名
      46th Society for Neuroscience Annual Meeting
    • 発表場所
      San Diego(アメリカ)
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Hippocampal-prefrontal interaction during original task learning and relearning.2016

    • 著者名/発表者名
      Machino, Y., Takahashi, S., and Sakurai, Y.
    • 学会等名
      46th Society for Neuroscience Annual Meeting
    • 発表場所
      San Diego(アメリカ)
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] ラット皮質における随意的発火調節のニューロン集団間での転移2016

    • 著者名/発表者名
      宋基燦・高橋晋・櫻井芳雄
    • 学会等名
      第39回日本神経科学大会
    • 発表場所
      パシフィコ横浜(横浜市)
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] ラットの海馬・前頭前野における再学習中の神経機構2016

    • 著者名/発表者名
      町野友理・高橋晋・櫻井芳雄
    • 学会等名
      第39回日本神経科学大会
    • 発表場所
      パシフィコ横浜(横浜市)
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 報酬確率学習課題中の海馬における神経表象2016

    • 著者名/発表者名
      高橋裕美・廣川純也・高橋晋・櫻井芳雄
    • 学会等名
      第39回日本神経科学大会
    • 発表場所
      パシフィコ横浜(横浜市)
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] How can the brain encode unlimited amount of memory? - temporary cell assemblies in hippocampus2016

    • 著者名/発表者名
      Sakurai, Y, Hirokawa, J. and Manabe, H.
    • 学会等名
      31st International Congress of Psychology
    • 発表場所
      パシフィコ横浜(横浜市)
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [図書] The physics of the mind and brain disorders.2018

    • 著者名/発表者名
      Sakurai, Y., Ohnuki, T., Shiroshita, R., Sakaguchi, Y., Shiotani, K., and Chi Jung Lee.
    • 総ページ数
      793
    • 出版者
      Springer
    • ISBN
      9783319296746
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [図書] 改訂生理心理学第Ⅰ巻2017

    • 著者名/発表者名
      山田冨美雄・坂田省吾(編)
    • 総ページ数
      313
    • 出版者
      北大路書房(京都)
    • ISBN
      9784762829727
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [備考] 同志社大学脳科学研究科神経回路情報伝達機構部門(櫻井ラボ)

    • URL

      https://www1.doshisha.ac.jp/~ysakurai/

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [備考] 同志社大学脳科学研究科神経回路情報伝達部門(櫻井ラボ)

    • URL

      https://www1.doshisha.ac.jp/~ysakurai/

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書

URL: 

公開日: 2016-04-26   更新日: 2018-12-17  

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