長期報酬記憶を制御するフィードバック神経回路

• 研究領域: こころの時間学 ―現在・過去・未来の起源を求めて―
• 研究課題/領域番号: 26119503
• 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: 複合領域
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 谷本 拓 東北大学, 生命科学研究科, 教授 (70714955)
• 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: 11,310千円 (直接経費: 8,700千円、間接経費: 2,610千円); 2015年度: 5,850千円 (直接経費: 4,500千円、間接経費: 1,350千円); 2014年度: 5,460千円 (直接経費: 4,200千円、間接経費: 1,260千円)
• キーワード: 神経科学

研究実績の概要

短期記憶・長期記憶などに分類されるように、生理学的に異なったプロセスを経て形成される記憶の成分比は、時間経過に伴って変化する。特に長期記憶は学習後一定時間経ってから形成され始めるなど、その形成過程には謎が多い。これを構成する神経細胞がいつ、どのように働くかの解明は、神経回路の発現する機能を理解するうえで不可欠である。我々は先行研究で、短期報酬記憶と長期報酬記憶は独立して形成されることを示した。さらに、長期報酬記憶を特異的に誘導するドーパミン細胞種を同定した。このドーパミン神経細胞は、昆虫の連合記憶中枢であるキノコ体の特定領域に入力する。本研究では、この領域からの出力神経が、ドーパミン入力神経に再び入力するというフィードバック回路を形成しているという仮説に基づき、その形態の詳細な解析を行った。
平成27年度は記憶の形成、固定化など様々なタイミングで強制的にフィードバック回路の機能阻害または活性化を行い、各時点におけるその重要性を調査した。この結果、これに関わる神経回路に機能不全を持つハエは長期記憶を形成できないことが分かった。すなわち、報酬情報がキノコ体のフィードバック回路によって保持され、安定した長期記憶の形成に重要な役割を担うということが証明された。この成果は、Ichinose et al., eLife, 2015に代表される4編の原著論文として報告した。

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。

研究成果

• [国際共同研究] Max Planck Institute of Neurobiology/University of Munich(Germany)
• [国際共同研究] HHMI Janelia Research Campus/Cold Spring Harbor Laboratory(米国)
• [雑誌論文] Direct neural pathways convey distinct visual information to Drosophila mushroom bodies. (2016)
  • 著者名/発表者名: Vogt K, Aso Y, Hige T, Knapek S, Ichinose T, Friedrich AB, Turner GC, Rubin GM, Tanimoto H.
  • 雑誌名: eLife 巻: in press
  • DOI: 10.7554/elife.14009
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Functional dissociation in sweet taste receptor neurons between and within taste or- gans of Drosophila. (2016)
  • 著者名/発表者名: Thoma V, Knapek S, Arai S, Hartl M, Kohsaka H, Sirigrivatanawong P, Abe A, Hashimoto K, Tanimoto H.
  • 雑誌名: Nature Communications 巻: 7 号: 1 ページ: 10678-10678
  • DOI: 10.1038/ncomms10678
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Reward signal in a recurrent circuit drives appetitive long-term memory formation. (2015)
  • 著者名/発表者名: Ichinose T, Aso Y, Yamagata N, Abe A, Rubin GM, Tanimoto H.
  • 雑誌名: eLife 巻: 4 ページ: 1-18
  • DOI: 10.7554/elife.10719
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Reversing Stimulus Timing in Visual Conditioning Leads to Memories with Opposite Valence in Drosophila. (2015)
  • 著者名/発表者名: Vogt K, Yarali A, Tanimoto H.
  • 雑誌名: PLoS One 巻: 10(10) 号: 10 ページ: e0139797-e0139797
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0139797
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Distinct dopamine neurons mediate reward signals for short- and long-term memories (2015)
  • 著者名/発表者名: Yamagata N, Ichinose T, Aso Y, Placais P, Friedrich AB, Sima RJ, Preat T, Rubin GM, Tanimoto H
  • 雑誌名: PNAS 巻: 112 号: 2 ページ: 578-583
  • DOI: 10.1073/pnas.1421930112
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Mushroom body output neurons encode valence and guide memory-based action selection in Drosophila (2014)
  • 著者名/発表者名: Aso Y, Sitaraman D, Ichinose T, Kaun KR, Vogt K, Belliart-Guerin G, Placais PY, Robie AA, Yamagata N, Schnaitmann C, Rowell WJ, Johnston RM, Ngo TT, Chen N, Korff W, Nitabach MN, Heberlein U, Preat T, Branson KM, Tanimoto H, Rubin GM
  • 雑誌名: Elife 巻: 4
  • DOI: 10.7554/elife.04580
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] The neuronal architecture of the mushroom body provides a logic for associative learning. (2014)
  • 著者名/発表者名: Aso Y, Hattori D, Yu Y, Johnston R, Iyer N, Ngo T, Dionne H, Abbott L, Axel R, Tanimoto H, Rubin G.
  • 雑誌名: eLife 巻: 3
  • DOI: 10.7554/elife.04577
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Shared mushroom body circuits operate visual and olfactory memories in Drosophila. (2014)
  • 著者名/発表者名: Vogt K, Schnaitmann C, Dylla K, Knapek S, Aso Y, Rubin GM, Tanimoto H.
  • 雑誌名: eLife 巻: 3
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] Neural pathways for the formation, consolidation, and retrieval of memory in the fly brain. (2016)
  • 著者名/発表者名: Tanimoto H.
  • 学会等名: The 6th International Symposium on "Biology of Decision Making"
  • 発表場所: Ecole Normale Superieure & Institut du Cerveau et de la Moelle epiniere, Paris (France)
  • 年月日: 2016-05-25
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Dopamine circuits and memory formation. (2015)
  • 著者名/発表者名: Tanimoto H.
  • 学会等名: 14th European Symposium for Insect Taste and Olfaction
  • 発表場所: Residence Hotel Cormoran, Cagliari (Italy)
  • 年月日: 2015-09-20
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Mushroom body reward circuits. (2015)
  • 著者名/発表者名: Tanimoto H.
  • 学会等名: The EMBO-Kavli Workshop on Neural Circuits and Behaviour of Drosophila
  • 発表場所: Orthodox academy of Crete, Hania (Greece)
  • 年月日: 2015-07-05
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Dopamine circuits for memory formation. (2015)
  • 著者名/発表者名: Tanimoto H.
  • 学会等名: 3rd Asia-Pacific Drosophila Research Conference
  • 発表場所: Beijing Conference Center, Beijing (China)
  • 年月日: 2015-05-11
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Mashroom body circuits and memory formation. (2014)
  • 著者名/発表者名: Tanimoto H.
  • 学会等名: The Genetics Society Autumn Meeting 2014
  • 発表場所: The Royal Society, London (UK)
  • 年月日: 2014-11-27 – 2014-11-28
  • 招待講演
• [学会発表] Mashroom body circuits and memory formation. (2014)
  • 著者名/発表者名: Tanimoto H.
  • 学会等名: Neurofly 2014
  • 発表場所: Convention Center Crete Maris, Crete (Greece)
  • 年月日: 2014-10-05 – 2014-10-09
  • 招待講演
• [学会発表] Distinct dopamine neurons mediate reward signals for short- and long-term memories. (2014)
  • 著者名/発表者名: Tanimoto H.
  • 学会等名: Janelia Farm 2014 Fall Conference
  • 発表場所: Janelia Farm Reserch Campus, Ashburn (USA)
  • 年月日: 2014-09-21 – 2014-09-24
  • 招待講演
• [学会発表] Neural circuits for memory formation. (2014)
  • 著者名/発表者名: Tanimoto H.
  • 学会等名: The 85th Annual Meeting of the Zoological Society of Japan
  • 発表場所: Tohoku University Kawauchi-kita Campus, Sendai
  • 年月日: 2014-09-11 – 2014-09-13
  • 招待講演
• [学会発表] Neural circuits for colour discrimination and learning. (2014)
  • 著者名/発表者名: Tanimoto H, Vogt K, Schnaitmann C, Aso Y, Rubin GM, Wachtler T, Garbers C.
  • 学会等名: 11th International Congress of Neuroethology and 36th Annual Meeting of The Japanese Society for Comparative Physiology and Biochemistry
  • 発表場所: Sapporo Convention Center, Sapporo
  • 年月日: 2014-07-29 – 2014-08-01
  • 招待講演
• [学会発表] Functional diversity of the Drosophila mushroom body. (2014)
  • 著者名/発表者名: Tanimoto H.
  • 学会等名: Janelia Farm 2014 Spring Conference
  • 発表場所: Janelia Farm Reserch Campus, Ashburn (USA)
  • 年月日: 2014-04-27 – 2014-05-01
  • 招待講演