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恐怖記憶の獲得・固定・想起・消去の基盤となる神経ダイナミクスの解明

公募研究

研究領域マルチスケール精神病態の構成的理解
研究課題/領域番号 21H00209
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
研究機関大阪公立大学 (2022)
大阪市立大学 (2021)

研究代表者

水関 健司  大阪公立大学, 大学院医学研究科, 教授 (80344448)

研究期間 (年度) 2021-04-01 – 2023-03-31
研究課題ステータス 完了 (2022年度)
配分額 *注記
7,800千円 (直接経費: 6,000千円、間接経費: 1,800千円)
2022年度: 3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円)
2021年度: 3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円)
キーワード記憶 / 恐怖記憶 / 海馬 / 扁桃体 / 前頭前野 / レム睡眠 / ノンレム睡眠 / 発火頻度 / 恐怖条件付け / オシレーション / セル・アセンブリ / 同期活動 / sharp-wave ripples / 心的外傷後ストレス障害
研究開始時の研究の概要

恐怖条件付け学習を用いた恐怖記憶の形成と消去は、心的外傷後ストレス障害(PTSD)とその治療のモデルとして広く研究されてきた。その結果、恐怖記憶の形成や消去には、扁桃体、腹側海馬、前頭前野など複数の領域が関わることがわかってきた。しかし、どのような脳領域間・神経細胞間の相互作用が恐怖記憶の獲得・固定・想起・消去に関わるのかは不明である。本研究は超多点計測を適用し、扁桃体、腹側海馬、前頭前野からそれぞれ約100個の神経細胞の活動を恐怖記憶の形成前から消去後まで連続して記録し、恐怖記憶の獲得・固定・想起・消去の基盤となる神経ネットワークの時間的・空間的ダイナミクスの全貌を明らかにする。

研究実績の概要

恐怖条件付けによる恐怖記憶は、心的外傷後ストレス障害のモデルとして研究され、扁桃体・前頭前野・腹側海馬などの領域が関わることが明らかとなった。しかし、どのような脳領域間・神経細胞間のネットワークダイナミクスが恐怖記憶の獲得・固定・想起・消去の一連の過程に関わるのかは未だに不明である。本研究は多脳領域同時・大規模電気生理学計測を開発し、恐怖記憶の形成前から消去後まで連続して、扁桃体・前頭前野・腹側海馬からそれぞれ約100個の神経細胞の活動を記録した。得られたデータを数理的に解析し、記憶の形成時や想起時に、恐怖を表現する神経細胞群を同定した。次に、それらの細胞群が記憶の定着に重要な睡眠時にどのように活動するかを調べた。その結果、海馬・扁桃体・前頭前野において、多くの細胞がレム睡眠中またはノンレム睡眠中に有意に活動が亢進すること、レム睡眠中に活動が亢進する細胞とノンレム睡眠中に活動が亢進する細胞では、記憶の形成時と想起時の反応や、海馬・扁桃体・前頭前野における高周波の脳波による活動の変調に有意な差があることを見出した。これらの成果は、記憶の定着に重要な睡眠中の活動と記憶情報の表現様式との相関を示唆するものである。

現在までの達成度 (段落)

令和4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

令和4年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2022 実績報告書
  • 2021 実績報告書
  • 研究成果

    (16件)

すべて 2023 2022 2021 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (5件) (うち国際共著 1件、 査読あり 5件、 オープンアクセス 5件) 学会発表 (10件) (うち国際学会 6件、 招待講演 7件)

  • [国際共同研究] University of Szeged(ハンガリー)

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [雑誌論文] Fast network oscillations during non-REM sleep support memory consolidation2022

    • 著者名/発表者名
      Mizuseki Kenji、Miyawaki Hiroyuki
    • 雑誌名

      Neuroscience Research

      巻: - ページ: 3-12

    • DOI

      10.1016/j.neures.2022.12.019

    • 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] Oscillation-coordinated, noise-resistant information distribution via the subiculum2022

    • 著者名/発表者名
      Mizuseki Kenji、Kitanishi Takuma
    • 雑誌名

      Current Opinion in Neurobiology

      巻: 75 ページ: 102556-102556

    • DOI

      10.1016/j.conb.2022.102556

    • 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] De novo inter-regional coactivations of preconfigured local ensembles support memory2022

    • 著者名/発表者名
      Miyawaki Hiroyuki、Mizuseki Kenji
    • 雑誌名

      Nature Communications

      巻: 13 号: 1 ページ: 1272

    • DOI

      10.1038/s41467-022-28929-x

    • URL

      https://ocu-omu.repo.nii.ac.jp/records/2020112

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Intersectional, anterograde transsynaptic targeting of neurons receiving monosynaptic inputs from two upstream regions2022

    • 著者名/発表者名
      Kitanishi Takuma、Tashiro Mariko、Kitanishi Naomi、Mizuseki Kenji
    • 雑誌名

      Communications Biology

      巻: 5 号: 1 ページ: 1-8

    • DOI

      10.1038/s42003-022-03096-3

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] The Medial Septum as a Potential Target for Treating Brain Disorders Associated With Oscillopathies2021

    • 著者名/発表者名
      Takeuchi Yuichi、Nagy Anett J.、Barcsai Livia、Li Qun、Ohsawa Masahiro、Mizuseki Kenji、Berenyi Antal
    • 雑誌名

      Frontiers in Neural Circuits

      巻: 15 ページ: 701080-701080

    • DOI

      10.3389/fncir.2021.701080

    • URL

      https://localhost/en/publications/890e390b-0ec7-42a7-8ede-1dd1abbecf91

    • 関連する報告書
      2021 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] NREM-active and REM-active cells in the limbic and cortical regions are differently modulated by fast network oscillations and behaviors2023

    • 著者名/発表者名
      Risa Kajiya, Hiroyuki Miyawaki, Kenji Mizuseki
    • 学会等名
      第100回日本生理学会大会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 海馬台における空間情報の表現と情報ルーティング2022

    • 著者名/発表者名
      水関健司
    • 学会等名
      千里ライフサイエンスセミナーT4 脳の情報処理研究の最前線:神経コーディングやオシレーションを中心として
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 大規模電気生理学と光遺伝学を用いた 海馬の記憶メカニズムの解明2022

    • 著者名/発表者名
      水関健司
    • 学会等名
      共創の場形成支援プログラム COI-NEXT政策重点分野(バイオ分野)世界モデルとなる自律成長型人材・技術を 育む総合健康産業都市拠点 先端医科学研究セミナー
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 睡眠中の脳領域横断的な同期活動が記憶を支える2022

    • 著者名/発表者名
      水関健司
    • 学会等名
      日本睡眠学会第47回定期学術集会 シンポジウム24-2 そもそも睡眠とは何か?睡眠の基礎研究の未来を多様な視点から論じる
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] NREM-active and REM-active cells in the limbic and cortical regions are differently modulated by fast network oscillations and behaviors2022

    • 著者名/発表者名
      Risa Kajiya, Hiroyuki Miyawaki, Kenji Mizuseki
    • 学会等名
      第45回日本神経科学大会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Experience-dependent inter-regional coactivations of cell ensembles support memory2022

    • 著者名/発表者名
      Hiroyuki Miyawaki, Kenji Mizuseki
    • 学会等名
      第45回日本神経科学大会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] セル・アセンブリの領域間同期活動による恐怖記憶の全体表現2022

    • 著者名/発表者名
      水関健司
    • 学会等名
      第99回日本生理学会大会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Pathway-specific information outflow from the subiculum2021

    • 著者名/発表者名
      Kenji Mizuseki
    • 学会等名
      National Institute of Genetics Symposium "Circuit Construction in the Mammalian Brain"
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 恐怖記憶を支える海馬・扁桃体・前頭前野の セル・アセンブリ同期活動2021

    • 著者名/発表者名
      水関健司
    • 学会等名
      生理学研究所研究会 多様な視点から情動を捉え直す
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Elucidation of information processing in the hippocampus using large-scale electrophysiology and optogenetics2021

    • 著者名/発表者名
      Kenji Mizuseki
    • 学会等名
      Kyoto University Graduate School of Medicine, Neuroscience Lecture
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演

URL: 

公開日: 2021-04-28   更新日: 2023-12-25  

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