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覚醒睡眠サイクルに基づく匂い学習記憶と嗅覚神経回路の可塑性の解析

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 26115506
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
研究機関東京大学

研究代表者

山口 正洋  東京大学, 医学(系)研究科(研究院), 講師 (60313102)

研究期間 (年度) 2014-04-01 – 2016-03-31
研究課題ステータス 完了 (2015年度)
配分額 *注記
9,360千円 (直接経費: 7,200千円、間接経費: 2,160千円)
2015年度: 4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円)
2014年度: 4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円)
キーワード嗅球 / 嗅皮質 / 睡眠 / 神経新生
研究実績の概要

匂いに対して適切な行動をとるために匂いの学習記憶は極めて重要であり、近年嗅覚一次中枢の嗅球の可塑性が大きく寄与していることが分かってきた。嗅球神経回路の可塑性は主に介在ニューロンのgranule cell(GC)が担っている。嗅球GCは常に新生しており、研究代表者は新生GCの選別が覚醒時の嗅覚経験とその後の睡眠サイクルに基づいて行われ、睡眠中の嗅皮質から嗅球へのtop-downシナプス入力が新生GC選別を促進することを見出している。本研究は嗅覚学習記憶が覚醒睡眠サイクルに基づいてどのように形成されるかを、嗅球新生GCの解析を通じて理解することを目的とした。
前年度までの研究により、数日間の覚醒・睡眠サイクルを経てマウスに匂いと水報酬の連合学習を行わせる系を確立した。学習過程の嗅球・嗅皮質の局所電場電位(LFP)記録より、学習に伴いタスク時の低周波数帯波(ベータ波)の強度と同調性が増強し、嗅球新生ニューロン除去マウスでは嗅覚行動学習の遅延とベータ波の減弱がおこることが分かった。
本年度は匂い学習記憶形成におけるタスク後の睡眠の役割を解明するため、LFP上で嗅球・嗅皮質のニューロンの同期的発火を反映する鋭波 (sharp wave)を解析し、タスク前の睡眠中よりタスク後の睡眠中にsharp waveの発生頻度が高くなることが分かった。
さらに睡眠中の嗅皮質ニューロンを抑制する系を構築した。嗅皮質の投射ニューロン特異的にCre recombinaseを発現するマウスをGENSAT社より入手した。ウイルスベクターを用いてこのマウスの嗅皮質ニューロンに変異型G蛋白共役受容体を発現させ、嗅覚タスク後にリガンド(CNO)投与を行って睡眠中のsharp waveの発生を抑制できた。以上、嗅覚学習記憶の覚醒睡眠サイクルにおいて、タスク後の睡眠の機能的役割を明らかにする基盤の確立に成功した。

現在までの達成度 (段落)

27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

27年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2015 実績報告書
  • 2014 実績報告書
  • 研究成果

    (16件)

すべて 2016 2015 2014

すべて 雑誌論文 (8件) (うち査読あり 8件、 オープンアクセス 4件、 謝辞記載あり 4件) 学会発表 (6件) (うち招待講演 1件) 図書 (2件)

  • [雑誌論文] Neural stem cells and neuro/gliogenesis in the central nervous system: understanding the structural and functional plasiticity of the deveroping, mature, and diseased brain.2016

    • 著者名/発表者名
      Yamaguchi M, Seki T, Imayoshi I, Tamamaki N, Hayashi Y, Tatebayashi Y, Hitoshi S.
    • 雑誌名

      Journal of Physiological Science

      巻: 66(3) 号: 3 ページ: 197-206

    • DOI

      10.1007/s12576-015-0421-4

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Nasal administration of cholera toxin as a mucosal adjuvant damages the olfactory system in mice.2015

    • 著者名/発表者名
      Fukuyama Y, Okada K, Yamaguchi M, Kiyono H, Mori K, Yuki Y.
    • 雑誌名

      PLoS One

      巻: 10 号: 9 ページ: e0139368-e0139368

    • DOI

      10.1371/journal.pone.0139368

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Mapping of learned odor-induced motivated behaviors in the mouse olfactory tubercle.2015

    • 著者名/発表者名
      Murata K, Kanno M, Ieki N, Mori K, Yamaguchi M.
    • 雑誌名

      Journal of Neuroscience

      巻: 35 ページ: 10581-10599

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] The dorsoventral boundary of the germinal zone is a specialized niche for the generation of cortical oligodendrocytes during a restricted temporal window.2015

    • 著者名/発表者名
      Naruse M, Ishino Y, Kumar A, Ono K, Takebayashi H, Yamaguchi M, Ishizaki Y, Ikenaka K, Hitoshi S.
    • 雑誌名

      Cerebral Cortex

      巻: E pub ahead of print

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Rapid induction of granule cell elimination in the olfactory bulb by noxious stimulation in mice.2015

    • 著者名/発表者名
      Komano-Inoue S, Murata K, Mori K, Yamaguchi M.
    • 雑誌名

      Neuroscience Letters

      巻: 598 ページ: 6-11

    • DOI

      10.1016/j.neulet.2015.05.002

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Nestin(+) tissue-resident multipotent stem cells contribute to tumor progression by differentiating into pericytes and smooth muscle cells resulting in blood vessel remodeling2014

    • 著者名/発表者名
      Klein D, Meissner N, Kleff V, Jastrow H, Yamaguchi M, Ergun S, Jendrossek V
    • 雑誌名

      Frontiers in Oncology

      巻: 4

    • DOI

      10.3389/fonc.2014.00169

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Top-down inputs from the olfactory cortex in the postprandial period promote elimination of granule cells in the olfactory bulb2014

    • 著者名/発表者名
      Komano-Inoue S., Manabe H. Ota, M. Kusumoto-Yoshida I., Yokoyama T, Mori, K. and Yamaguchi M.
    • 雑誌名

      Eur. J. Neurosci.

      巻: 40 号: 5 ページ: 2724-2733

    • DOI

      10.1111/ejn.12679

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Critical periods in adult neurogenesis and possible clinical utilization of new neurons.2014

    • 著者名/発表者名
      Yamaguti, M. and Mori, K
    • 雑誌名

      Frontiers in Neuroscience

      巻: 8 ページ: 1-3

    • DOI

      10.3389/fnins.2014.00177

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [学会発表] 食行動における嗅覚系情動回路2016

    • 著者名/発表者名
      山口正洋
    • 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(北海道札幌市)
    • 年月日
      2016-03-22
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] 嗅覚情報にもとづく餌探索行動へのマウス嗅結節内側部の関与2015

    • 著者名/発表者名
      三瓶 雅迪、小林 和人、森 憲作、村田 航志、山口 正洋
    • 学会等名
      第38回日本神経科学大会
    • 発表場所
      神戸国際会議場(兵庫県神戸市)
    • 年月日
      2015-07-30
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] マウス新生仔の離乳期に一致した嗅結節の食餌関連機能ドメインの発達2015

    • 著者名/発表者名
      室伏 航、村田 航志、森 憲作、山口 正洋
    • 学会等名
      第38回日本神経科学大会
    • 発表場所
      神戸国際会議場(兵庫県神戸市)
    • 年月日
      2015-07-30
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] Understanding the new neurons in the olfactory bulb within the large olfactory neuronal network2015

    • 著者名/発表者名
      Masahiro Yamaguchi
    • 学会等名
      第120回日本解剖学会第92回日本生理学会合同大会
    • 発表場所
      神戸国際会議場・神戸
    • 年月日
      2015-03-23
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 嗅覚系のニューロン新生と嗅覚神経回路の可塑性2014

    • 著者名/発表者名
      山口正洋
    • 学会等名
      第7回香りと味に関する産学フォーラム
    • 発表場所
      東京大学・東京
    • 年月日
      2014-11-07
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Activity-dependent integration of adult-born granule cells into neuronal circuits of the mouse olfactory bulb2014

    • 著者名/発表者名
      Naritsuka H, Mori K, Yamaguchi M
    • 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
    • 年月日
      2014-09-12
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [図書] 感覚入力から行動に至る分子基盤と神経回路 (分子脳科学)2015

    • 著者名/発表者名
      山口正洋 (三品昌美編集)
    • 総ページ数
      13
    • 出版者
      化学同人
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [図書] Interneurons in the olfactory bulb: roles in the plasticity of olfactory information processing. In: “The olfactory system: from odor molecules to motivational behaviors” (Ed.) Mori K2014

    • 著者名/発表者名
      Masahiro Yamaguchi
    • 総ページ数
      36
    • 出版者
      Springer
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書

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公開日: 2014-04-04   更新日: 2018-03-28  

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