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エピソード学習で動的に変化する海馬発火活動とCA1シナプスの多様な可塑性

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 26115518
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
研究機関山口大学

研究代表者

美津島 大  山口大学, 医学(系)研究科(研究院), 教授 (70264603)

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)
キーワードシナプス可塑性 / エピソード記憶 / 海馬学習 / リップル / AMPA受容体 / GABAA受容体 / super burst / CA1 / 学習 / θ波
研究実績の概要

海馬には時間や空間の情報が入りエピソード記憶の形成に中心的役割を担う。記憶の符号化ルールは不明だが、海馬CA1ニューロンにおけるAMPA受容体の興奮性シナプスへの移行は、阻止すると回避学習が成立せず、学習成立に必要な現象である(Mitsushima et al, PNAS 2011)。
回避学習はAMPA受容体を介する興奮性シナプスの可塑性だけでなく、GABAA受容体を介した抑制性シナプスの可塑性も高める結果、個々のCA1ニューロンが複雑かつ多様なシナプス入力を保持することが解った。また、薬物で興奮性シナプスの多様性や抑制性シナプスの多様性を失わせると、学習が成立しないため、多様なシナプス可塑性がCA1ニューロンの記憶痕跡であることも判明した(Mitsushima et al, Nat Commun 2013)。
本研究では、オスラットに10分間の様々なエピソード体験させ、CA1の多ニューロン発火活動に及ぼす影響を、自由行動状態で解析した。十分馴らしたホームケージ内では散発的な自発発火活動が見られたが、拘束ストレスやメスラットとの接触など強い情動を伴うエピソード学習中もしくは学習直後に600~1200ms継続する自発的高頻度発火活動(43~129Hz)が何度も発生し、その数分後からリップル状(30~100ms)短期高頻度発火の挿入が始まった。エピソード学習後のリップル波は形状や周波数が多種多様で複雑な多様性を示し、Field potentialとの同時記録実験ではθ波とリップル波の位相関係はエピソード学習後に変化した。さらにエピソード曝露30分後に急性海馬スライスを作成し、興奮性シナプスと抑制性シナプスの可塑性を解析すると、興奮性と抑制性のシナプスが多様に強化され、各ニューロンが示すシナプス入力状況はエピソード間で異なった(石川、美津島 日本生理学会 2016)。

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

    (13件)

すべて 2016 2015 2014

すべて 雑誌論文 (6件) (うち査読あり 6件、 オープンアクセス 6件、 謝辞記載あり 4件) 学会発表 (7件) (うち招待講演 1件)

  • [雑誌論文] Motor training promotes both synaptic and intrinsic plasticity of layer II/III pyramidal neurons in the primary motor cortex.2016

    • 著者名/発表者名
      Kida H, Tsuda Y, Ito N, Yamamoto Y, Owada Y, Kamiya Y, Mitsushima D.
    • 雑誌名

      Cerebral Cortex

      巻: in press 号: 8 ページ: 3494-507

    • DOI

      10.1093/cercor/bhw134

    • 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 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Astrocyte-expressed FABP7 regulates dendritic morphology and excitatory synaptic function of cortical neurons.2016

    • 著者名/発表者名
      Ebrahimi M, Yamamoto Y, Sharifi K, Kida H, Kagawa Y, Yasumoto Y, Islam A, Miyazaki H, Shimamoto C, Maekawa M, Mitsushima D, Yoshikawa T, Owada Y.
    • 雑誌名

      Glia

      巻: 64(1) 号: 1 ページ: 48-62

    • DOI

      10.1002/glia.22902

    • 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] Stoichiometry and phosphoisotypes of hippocampal AMPA-type glutamate receptor phosphorylation.2015

    • 著者名/発表者名
      Hosokawa T, Mitsushima D, Kaneko R, Hayashi Y.
    • 雑誌名

      Neuron

      巻: 85(1) 号: 1 ページ: 60-7

    • DOI

      10.1016/j.neuron.2014.11.026

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書 2014 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Contextual learning requires functional diversity at excitatory and inhibitory synapses onto CA1 pyramidal neurons.2015

    • 著者名/発表者名
      Mitsushima D.
    • 雑誌名

      AIMS Neuroscience

      巻: 2 ページ: 7-17

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書 2014 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Developmental trajectory of contextual learning and 24-h acetylcholine release in the hippocampus.2014

    • 著者名/発表者名
      Takase K, Sakimoto Y, Kimura F, Mitsushima D.
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 4 号: 1 ページ: 3738-3738

    • DOI

      10.1038/srep03738

    • 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
  • [雑誌論文] An enriched rearing environment calms adult male rat sexual activity: implication for distinct serotonergic and hormonal responses to females.2014

    • 著者名/発表者名
      Urakawa S, Mitsushima D, Shimozuru M, Sakuma Y, Kondo Y.
    • 雑誌名

      PLoS ONE

      巻: 9

    • 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] Real-time change of neuronal activity in the hippocampal CA1 before, during, and after the exposure to emotional episodes: spontaneous high frequent firing and following ripple diversity2016

    • 著者名/発表者名
      Ishikawa J, Mitsushima D.
    • 学会等名
      第93回日本生理学会大会
    • 発表場所
      北海道札幌市札幌コンベンションセンター
    • 年月日
      2016-03-22
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] Rapid synaptic plasticity within 5 min: experienced episode increases diversity of excitatory and inhibitory synapses in the hippocampal CA12016

    • 著者名/発表者名
      Sakimoto Y, Mitsushima D.
    • 学会等名
      第93回日本生理学会大会
    • 発表場所
      北海道札幌市札幌コンベンションセンター
    • 年月日
      2016-03-22
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] Motor training promotes both synaptic and intrinsic plasticity of layer II/III neurons in the primary motor cortex.2016

    • 著者名/発表者名
      Kida H, Tsuda Y, Yamamoto Y, Ito N, Owada Y, Mitsushima D.
    • 学会等名
      第93回日本生理学会大会
    • 発表場所
      北海道札幌市札幌コンベンションセンター
    • 年月日
      2016-03-22
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] Real-time change of neural activity in the hippocampal CA1 and medial prefrontal cortex before, during, and after the exposure to a specific episode.2015

    • 著者名/発表者名
      Ishikawa J, Mitsushima D.
    • 学会等名
      日本生理学会
    • 発表場所
      神戸市(神戸国際会議場・展示場)
    • 年月日
      2015-03-21 – 2015-03-23
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Learning-dependent synaptic plasticity at CA1 synapses: laterality and a possible location of contextual memory in the hippocampus.2014

    • 著者名/発表者名
      Mizuno J, Sakimoto Y, Kida H, Ono Y, Kamiya Y, Mitsushima D.
    • 学会等名
      北米神経科学大会
    • 発表場所
      Washington DC, USA
    • 年月日
      2014-11-15 – 2014-11-19
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Learning-dependent synaptic diversity in hippocampal CA1 neurons: encoding of context but not retrieval induces rapid synaptic plasticity at excitatory and inhibitory synapses.2014

    • 著者名/発表者名
      Sakimoto Y, Mitsushima D.
    • 学会等名
      北米神経科学大会
    • 発表場所
      Washington DC, USA
    • 年月日
      2014-11-15 – 2014-11-19
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 海馬CA1シナプスの多様化とエピソード記憶のメカニズム2014

    • 著者名/発表者名
      美津島 大
    • 学会等名
      海馬と高次脳機能学会
    • 発表場所
      金沢市(金沢湯涌創作の森)
    • 年月日
      2014-10-11 – 2014-10-12
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 招待講演

URL: 

公開日: 2014-04-04   更新日: 2018-03-28  

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