異なる感覚様式の記憶による行動制御と神経回路

• 研究領域: 予測と意思決定の脳内計算機構の解明による人間理解と応用
• 研究課題/領域番号: 26120705
• 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: 18,460千円 (直接経費: 14,200千円、間接経費: 4,260千円); 2015年度: 9,230千円 (直接経費: 7,100千円、間接経費: 2,130千円); 2014年度: 9,230千円 (直接経費: 7,100千円、間接経費: 2,130千円)
• キーワード: 神経科学

研究実績の概要

記憶には、色や音、匂い、味、手触りといった様々な感覚成分が一体となって結びついている。これらの感覚と紐付けられた記憶は、同じ報酬や罰によって形成されるにも関わらず、それぞれの強度や性質が全く異なる。記憶によって導かれる予測価値の差異が、どのような神経メカニズムによるのかの解明は、適応的行動の発現を理解するうえで重要である。本研究では、ショウジョウバエの砂糖報酬・電気ショック罰情報と感覚情報の統合の場である脳構造キノコ体に焦点を当て、色と匂いという2つの感覚情報が処理される神経回路の比較を通じて、このような予測価値の差異が生じる要因を探った。
平成27年度は、訓練時にキノコ体の標的細胞を単一細胞レベルで機能阻害することで、視覚・嗅覚記憶における報酬・罰回路を構成するドーパミン神経をそれぞれ同定し、これらの解剖学的、行動学的な比較を行った。この結果、報酬や罰を伝達する神経細胞の機能を妨げると、嗅覚と視覚の両者ともに、連合記憶の形成に支障が生じることが確認された。すなわち、色と匂いについては独立した記憶中枢で処理されるのではなく、両者とも同じ神経回路において一括で処理されるということが明らかとなった。この成果は、Vogt et al,. eLife, 2016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 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