記憶・情動における多領野間脳情報動態の光学的計測と制御

2021 年度 実績報告書

• 研究領域: 脳情報動態を規定する多領野連関と並列処理
• 研究課題/領域番号: 17H06312
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 尾藤 晴彦 東京大学, 大学院医学系研究科(医学部), 教授 (00291964)
• 研究期間 (年度): 2017-06-30 – 2022-03-31
• キーワード: 神経科学 / 脳・神経

研究実績の概要

本計画では、以下の３点の研究項目に焦点を絞り、計画研究を遂行した。項目１）活性化細胞集団と記憶痕跡を多領野で同時に標識する活性化回路標識操作法を実現し、Ca2+イメージングと組み合わせ、連合学習時における大脳皮質での学習遂行時の記憶痕跡ダイナミクスと記憶痕跡細胞の活動動態の間の関係についてデータを取得し、解析を進めた。項目２）恐怖記憶記銘時における興奮性・抑制性細胞の活動バランスを記録する目的で、記憶課題遂行中の覚醒マウス脳の大脳皮質深部におけるライブ多光子Ca2+イメージングを実現する手法を開発し、データを取得した。項目３）脳全体での記憶痕跡標識操作を実現する遺伝子改変マウスや、大脳皮質局所で記憶痕跡を標識操作するウィルスベクターを用い、恐怖条件付け記憶における多領野間連関・並列処理を司る脳情報動態を光遺伝学的に再現し、情報表現にとって必要十分な成分を同定した。
引き続き検証実験を重ね、これらの実験を総合し、脳領野間の活動動態の必要性・十分性の検証を実現していく。

現在までの達成度 (段落)

令和3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3年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [雑誌論文] Arc controls alcohol cue relapse by a central amygdala mechanism. (2023)
  • 著者名/発表者名: Pagano R et al.
  • 雑誌名: Mol Psychiatry 巻: 28 ページ: 733-745
  • DOI: 10.1038/s41380-022-01849-4
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Forster resonance energy transfer-based kinase mutation phenotyping reveals an aberrant facilitation of Ca2+/calmodulin-dependent CaMKIIα activity in de novo mutations related to intellectual disability. (2022)
  • 著者名/発表者名: Fujii H, Kidokoro H, Kondo Y, Kawaguchi M, Horigane SI, Natsume J, Takemoto-Kimura S, Bito H.
  • 雑誌名: Front Mol Neurosci. 巻: 15 ページ: 970031
  • DOI: 10.3389/fnmol.2022.970031
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] In Vivo Wide-Field and Two-Photon Calcium Imaging from a Mouse using a Large Cranial Window. (2022)
  • 著者名/発表者名: Manita S, Shigetomi E, Bito H, Koizumi S, Kitamura K.
  • 雑誌名: J Vis Exp. 巻: 186 ページ: e64224
  • DOI: 10.3791/64224
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] A non-invasive system to monitor in vivo neural graft activity after spinal cord injury. (2022)
  • 著者名/発表者名: Ago K, Nagoshi N, Imaizumi K, Kitagawa T, Kawai M, Kajikawa K, Shibata R, Kamata Y, Kojima K, Shinozaki M, Kondo T, Iwano S, Miyawaki A, Ohtsuka M, Bito H, Kobayashi K, Shibata S, Shindo T, Kohyama J, Matsumoto M, Nakamura M, Okano H.
  • 雑誌名: Commun Biol. 巻: 5 ページ: 803
  • DOI: 10.1038/s42003-022-03736-8.
  • 査読あり
• [雑誌論文] Deciphering Ca2+-controlled biochemical computation governing neural circuit dynamics via multiplex imaging. (2022)
  • 著者名/発表者名: Fujii H, Bito H.
  • 雑誌名: Neurosci Res. 巻: 179 ページ: 79-90
  • DOI: 10.1016/j.neures.2022.04.004
  • 査読あり
• [雑誌論文] In utero electroporation and cranial window implantation for in vivo wide-field two-photon calcium imaging using G-CaMP9a transgenic mice. (2022)
  • 著者名/発表者名: Sakamoto M, Ota K, Kondo Y, Okamura M, Fujii H, Bito H.
  • 雑誌名: STAR Protoc. 巻: 3 ページ: 101421
  • DOI: 10.1016/j.xpro.2022.101421
  • 査読あり
• [雑誌論文] A Flp-dependent G-CaMP9a transgenic mouse for neuronal imaging in vivo. (2022)
  • 著者名/発表者名: Sakamoto M, Inoue M, Takeuchi A, Kobari S, Yokoyama T, Horigane SI, Takemoto-Kimura S, Abe M, Sakimura K, Kano M, Kitamura K, Fujii H, Bito H.
  • 雑誌名: Cell Rep Methods. 巻: 2 ページ: 100168
  • DOI: 10.1016/j.crmeth.2022.100168
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Gastrin-releasing peptide regulates fear learning under stressed conditions via activation of the amygdalostriatal transition area. (2022)
  • 著者名/発表者名: Goto F, Kiyama Y, Ogawa I, Okuno H, Ichise T, Ichise H, Anai M, Kodama T, Yoshida N, Bito H, Manabe T.
  • 雑誌名: Mol Psychiatry 巻: 27 ページ: 1694-1703
  • DOI: 10.1038/s41380-021-01408-3
  • 査読あり
• [雑誌論文] Distinctive Regulation of Emotional Behaviors and Fear-Related Gene Expression Responses in Two Extended Amygdala Subnuclei With Similar Molecular Profiles. (2021)
  • 著者名/発表者名: Ueda S, Hosokawa M, Arikawa K, Takahashi K, Fujiwara M, Kakita M, Fukada T, Koyama H, Horigane SI, Itoi K, Kakeyama M, Matsunaga H, Takeyama H, Bito H,
  • 雑誌名: Front Mol Neurosci. 巻: 14 ページ: 741895
  • DOI: 10.3389/fnmol.2021.741895
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] Multiplex imaging of neural activity and signaling dynamics (2022)
  • 著者名/発表者名: Bito H.
  • 学会等名: 6th International Symposium Frontiers in Neurophotonics
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] A stepwise recruitment of cortical active ensembles into Arc-based engram cells during tone-reward associative memory formation (2022)
  • 著者名/発表者名: Leonie S. Brebner, Michiko Okamura, Yayoi Kondo, Tatsushi Yokoyama, Ranmaru Shimoda, Ryang Kim, Hiroyuki Okuno, Haruhiko Bito
  • 学会等名: Engrams and Neuronal Ensembles in Learning and Memory: from Molecules to Behaviour
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Deciphering brain information dynamics through probing of Ca2+ and Ca2+ signaling (2022)
  • 著者名/発表者名: Bito H.
  • 学会等名: Annual Meeting of the Japan Neuroscience Society
  • 招待講演
• [学会発表] Lessons learned from elucidating calcium-dependent neural circuit control mechanisms (2022)
  • 著者名/発表者名: Bito H.
  • 学会等名: 94th Annual Meeting of the Japanese Pharmacological Society
  • 招待講演