げっ歯類の記憶再固定化システムをモデルとした記憶ダイナミズムの共通原理の理解

2015 年度 実績報告書

• 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: 25115002
• 研究機関: 富山大学
• 研究代表者: 井ノ口 馨 富山大学, 大学院医学薬学研究部(医学), 教授 (20318827)
• 研究期間 (年度): 2013-06-28 – 2018-03-31
• キーワード: 神経科学 / 脳･神経 / 記憶 / 再固定化 / シナプス可塑性 / オートファジー

研究実績の概要

１．記憶エングラムと再固定化：　レンチウイルス遺伝子導入系で大脳皮質聴覚野のニューロンにチャネルロドプシンを導入した。この系を用いて聴覚野ニューロンと扁桃体外側核（LA）間のシナプスに、光遺伝学的にLTPやLTDを誘導するシステムを確立した。
２．扁桃体のオートファジー活性の亢進が想起に伴う記憶の脆弱化を促進し完全な逆行性健忘を惹起することを明らかにした。そのシナプスレベルのメカニズムとして、オートファジーがシナプスからAMPA受容体を除去することを示した。
３．in vivo海馬歯状回のLTP再固定化系を用いて、オートファジー活性によるLTP脆弱化はNMDA受容体を介していることを明らかにした。
４．海馬歯状回に繰り返し高頻度刺激でLTPを誘導し、海馬の神経回路網が飽和したラットを用いて、X線照射による神経新生の抑制や回し車による神経新生の促進の効果を調べた。その結果、神経新生が飽和状態の海馬の神経回路網を回復させることにより、海馬の記憶容量を確保する働きを持つことを明らかにした。この結果は、大脳皮質等に比べて遙かに記憶容量が小さい海馬が、常に新しい記憶に対処できるメカニズムの存在を強く示唆している。

現在までの達成度 (区分)

1: 当初の計画以上に進展している

理由

研究項目2,3,4においては、研究が予想以上に順調に進み、当初予定していた研究計画の目標を達成した。そのために、全体としての達成度は当初の計画以上に進展しているとした。

今後の研究の推進方策

研究項目2,3,4は当初の目標を達成したために、今後は研究項目1の記憶エングラムと再固定化の研究テーマに研究資源を集中する。研究項目1は、今までポスドク研究員一人で行っていたが、H28年度からは更にポスドク研究員と大学院生をそれぞれ1名増員し、3名体制で研究を進める。
タンパク質合成阻害剤とTat-Beclinを組み合わせて扁桃体に注入することで完全な逆行性健忘を引き起こすことができるという我々の発見の利点を活かし、逆行性健忘が記憶エングラムの消失によるのか、それとも記憶エングラムは残っているが想起ができない状態なのかに明瞭な結論を出す。

研究成果

• [雑誌論文] Frequency-specific stimulations induce reconsolidation of long-term potentiation in freely moving rats (2016)
  • 著者名/発表者名: Okubo-Suzuki R., Saitoh Y., Shehata M., Zhao Q., Enomoto H., and Inokuchi K.
  • 雑誌名: Molecular Brain 巻: 9 ページ: -
  • DOI: DOI: 10.1186/s13041-016-0216-4
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Artificial Association of Pre-stored Information to Generate a Qualitatively New Memory (2015)
  • 著者名/発表者名: Ohkawa N., Saitoh Y., Suzuki A., Tsujimura S., Murayama E., Kosugi S., Nishizono H., Matsuo M., Takahashi Y., Nagase M., Sugimura Y.K., Watabe A.M., Kato F., and Inokuchi K.
  • 雑誌名: Cell Reports 巻: 11 ページ: 261-269
  • DOI: DOI: 10.1016/j.celrep.2015.03.017
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Targeting of ribosomal protein S6 to dendritic spines by in vivo high frequency stimulation to induce long-term potentiation in the dentate gyrus (2015)
  • 著者名/発表者名: Nihonmatsu I., Ohkawa N., Saitoh Y. and Inokuchi K.
  • 雑誌名: Biology Open 巻: 4 ページ: 1387-1394
  • DOI: DOI: 10.1242/bio.013243
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] A lognormal recurrent network model for burst generation during hippocampal sharp waves (2015)
  • 著者名/発表者名: Omura Y., Carvalho M., Inokuchi K. and Fukai T.
  • 雑誌名: J. Neurosci. 巻: 35 ページ: 14585-14601
  • DOI: DOI: 10.1523/JNEUROSCI.4944-14.2015
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [学会発表] Generating an artificial CS-US associative memory by manipulation of parietal association cortex (2015)
  • 著者名/発表者名: Suzuki A., Kosugi-Ushijima S., Ohkawa N., Matsuo M., Nishizono H., and Inokuchi K.
  • 学会等名: Neuroscience 2015, Annual Meeting of Society for Neuroscience
  • 発表場所: シカゴ（アメリカ合衆国）
  • 年月日: 2015-10-17 – 2015-10-21
  • 国際学会
• [学会発表] Enhancing memory destabilization through protein degradation induction (2015)
  • 著者名/発表者名: Shehata M., Zhao Q., Abdou K., Okubo-Suzuki R., Saitoh Y., Kitamura T., Nishizono H., Matsuo M., Ohkawa N., and Inokuchi K.
  • 学会等名: Neuroscience 2015, Annual Meeting of Society for Neuroscience
  • 発表場所: シカゴ（アメリカ合衆国）
  • 年月日: 2015-10-17 – 2015-10-21
  • 国際学会
• [学会発表] Overlapping in two cellular ensembles in the hippocampal CA1 region is important for behavioral tagging (2015)
  • 著者名/発表者名: Nomoto M., Ohkawa N., Nishizono H., Matsuo M., Yokose J., Takahashi Y., Nagase M., Suzuki A., Watabe A.M., Kato F., and Inokuchi K.
  • 学会等名: Neuroscience 2015, Annual Meeting of Society for Neuroscience
  • 発表場所: シカゴ（アメリカ合衆国）
  • 年月日: 2015-10-17 – 2015-10-21
  • 国際学会
• [学会発表] Synergistic activity during retrieval of neuronal ensembles between two distinct memory traces generates cross-modal linkage (2015)
  • 著者名/発表者名: Yokose J., Nomoto M., Okubo-Suzuki R., Ohkawa N., Nishizono H., Matsuo M., Suzuki A., Takahashi Y., Nagase M., Watabe A.M., Kato F., and Inokuchi K.
  • 学会等名: Neuroscience 2015, Annual Meeting of Society for Neuroscience
  • 発表場所: シカゴ（アメリカ合衆国）
  • 年月日: 2015-10-17 – 2015-10-21
  • 国際学会
• [学会発表] Adult neurogenesis modulates the hippocampal learning capacity (2015)
  • 著者名/発表者名: Alam M., Kitamura T., Saitoh Y., Ohkawa N., Kondo T., and Inokuchi K.
  • 学会等名: Neuroscience 2015, Annual Meeting of Society for Neuroscience
  • 発表場所: シカゴ（アメリカ合衆国）
  • 年月日: 2015-10-17 – 2015-10-21
  • 国際学会
• [学会発表] Generating an artificial CS-US associative memory by manipulation of parietal association cortex (2015)
  • 著者名/発表者名: Suzuki A., Kosugi-Ushijima S., Ohkawa N., Matsuo M., Nishizono H., and Inokuchi K.
  • 学会等名: 14th Annual MCCS meeting in Chicago
  • 発表場所: シカゴ（アメリカ合衆国）
  • 年月日: 2015-10-15 – 2015-10-16
  • 国際学会
• [学会発表] Enhancing memory destabilization through protein degradation induction (2015)
  • 著者名/発表者名: Shehata M., Zhao Q., Abdou K., Okubo-Suzuki R., Saitoh Y., Kitamura T., Nishizono H., Matsuo M., Ohkawa N., and Inokuchi K.
  • 学会等名: 14th Annual MCCS meeting in Chicago
  • 発表場所: シカゴ（アメリカ合衆国）
  • 年月日: 2015-10-15 – 2015-10-16
  • 国際学会
• [学会発表] Overlapping in two cellular ensembles in the hippocampal CA1 region is important for behavioral tagging (2015)
  • 著者名/発表者名: Nomoto M., Ohkawa N., Nishizono H., Matsuo M., Yokose J., Takahashi Y., Nagase M., Suzuki A., Watabe A.M., Kato F., and Inokuchi K.
  • 学会等名: 14th Annual MCCS meeting in Chicago
  • 発表場所: シカゴ（アメリカ合衆国）
  • 年月日: 2015-10-15 – 2015-10-16
  • 国際学会
• [学会発表] Synergistic activity during retrieval of neuronal ensembles between two distinct memory traces generates cross-modal linkage (2015)
  • 著者名/発表者名: Yokose J., Nomoto M., Okubo-Suzuki R., Ohkawa N., Nishizono H., Matsuo M., Suzuki A., Takahashi Y., Nagase M., Watabe A.M., Kato F., and Inokuchi K.
  • 学会等名: 14th Annual MCCS meeting in Chicago
  • 発表場所: シカゴ（アメリカ合衆国）
  • 年月日: 2015-10-15 – 2015-10-16
  • 国際学会
• [学会発表] Adult neurogenesis modulates the hippocampal learning capacity (2015)
  • 著者名/発表者名: Alam M., Kitamura T., Saitoh Y., Ohkawa N., Kondo T., and Inokuchi K.
  • 学会等名: 14th Annual MCCS meeting in Chicago
  • 発表場所: シカゴ（アメリカ合衆国）
  • 年月日: 2015-10-15 – 2015-10-16
  • 国際学会
• [学会発表] Cellular Ensemble Mechanisms Underlying the Interaction of Distindt Units of Information (2015)
  • 著者名/発表者名: 井ノ口馨
  • 学会等名: 東北大学知のフォーラム 脳科学最前線 「Memory and Mind」
  • 発表場所: 東北大学知の館（仙台市青葉区）
  • 年月日: 2015-09-28 – 2015-09-29
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 虚記憶を創り出す：細胞集成体理論を基として (2015)
  • 著者名/発表者名: 井ノ口馨
  • 学会等名: 第39回日本神経心理学会学術集会
  • 発表場所: 札幌市教育文化会館（札幌市中央区）
  • 年月日: 2015-09-10 – 2015-09-11
  • 招待講演
• [学会発表] Artificial association of pre-stored information in hippocampus and amygdala (2015)
  • 著者名/発表者名: Ohkawa N., Saitoh Y., Suzuki A., Tsujimura S., Murayama E., Kosugi S., Nishizono H., Matsuo M., Takahashi Y., Nagase M., Sugimura Y.K., Watabe A.M., Kato F., Inokuchi K.
  • 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、神戸国際展示場（神戸市中央区）
  • 年月日: 2015-07-28 – 2015-07-31
• [学会発表] Parietal association cortex regulates CS-US association of contextual fear memory (2015)
  • 著者名/発表者名: Suzuki A., Kosugi S., Ohkawa N., Nishizono H., Inokuchi K.：
  • 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、神戸国際展示場（神戸市中央区）
  • 年月日: 2015-07-28 – 2015-07-31
• [学会発表] Enhancing memory destabilization through protein degradation induction (2015)
  • 著者名/発表者名: Shehata M., Nishizono H., Inokuchi K.
  • 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、神戸国際展示場（神戸市中央区）
  • 年月日: 2015-07-28 – 2015-07-31
• [学会発表] Overlapping in two cellular ensembles in the hippocampal CA1 region is required for behavioral tagging (2015)
  • 著者名/発表者名: Nomoto M., Yokose J., Takahashi Y., Nagase M., Suzuki A., Ohkawa N., Nishizono H., Watabe A.M., Kato F., Inokuchi K.
  • 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、神戸国際展示場（神戸市中央区）
  • 年月日: 2015-07-28 – 2015-07-31
• [学会発表] Synergistic activity between distinct neuronal ensembles creates the association of memory (2015)
  • 著者名/発表者名: Yokose J., Nomoto M., Okubo-Suzuki R., Takahashi Y., Nagase M., Suzuki A., Ohkawa N., Nishizono H., Watabe A.M., Kato F., Inokuchi K.
  • 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、神戸国際展示場（神戸市中央区）
  • 年月日: 2015-07-28 – 2015-07-31
• [学会発表] LTP reconsolidation revealed by field EPSP recording in freely moving rats (2015)
  • 著者名/発表者名: Zhao Q., Yamamoto A., Okubo-Suzuki R., Saitoh Y., Inokuchi K.
  • 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、神戸国際展示場（神戸市中央区）
  • 年月日: 2015-07-28 – 2015-07-31
• [学会発表] Adult neurogenesis modulates the hippocampal learning capacity (2015)
  • 著者名/発表者名: Jahangir A.M., Kitamura T., Saitoh Y., Ohkawa N., Kondo T., Inokuchi K.
  • 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、神戸国際展示場（神戸市中央区）
  • 年月日: 2015-07-28 – 2015-07-31
• [学会発表] Automatic detection system of cell shape and spike timing for calcium imaging data using iterative sequential quadratic programing (2015)
  • 著者名/発表者名: Takekawa T., Sato M., Ohkawa N., Inokuchi K., Hayashi Y., Fukai T.
  • 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、神戸国際展示場（神戸市中央区）
  • 年月日: 2015-07-28 – 2015-07-31
• [学会発表] Cell ensemble mechanisms underlying the association of two independent memories (2015)
  • 著者名/発表者名: Inokuchi K.
  • 学会等名: The 10th International Conference of Neurons and Brain Diseases
  • 発表場所: Xian（中国）
  • 年月日: 2015-06-22 – 2015-06-24
  • 国際学会
• [図書] Ｑ＆Ａ－神経科学の素朴な疑問 Ｑ ど忘れはどうして起こるのですか？. 月刊 臨床神経科学 ブレインマシンインターフェース 34 (2016)
  • 著者名/発表者名: 鈴木章円，井ノ口馨
  • 総ページ数: 130（245）
  • 出版者: 中外医学社
• [図書] 虚記憶を創り出す：細胞集成体理論を基として. 神経心理学 3 (2016)
  • 著者名/発表者名: 井ノ口馨
  • 総ページ数: 102（3-9）
  • 出版者: 日本神経心理学会
• [図書] 記憶痕跡とメモリーアロケーション. 生体の科学・特集 記憶ふたたび, (2016)
  • 著者名/発表者名: 佐野良威，大川宜昭，鈴木章円，井ノ口 馨
  • 総ページ数: 92（22-26）
  • 出版者: 医学書院
• [図書] 記憶をあやつる (2015)
  • 著者名/発表者名: 井ノ口馨
  • 総ページ数: 198
  • 出版者: 角川書店
• [図書] 記憶のダイナミクスとそのメカニズム，リハビリテーションのためのニューロサイエンス 脳科学からみる機能回復 (2015)
  • 著者名/発表者名: 大川 宜昭, 浦川 将
  • 総ページ数: 296（89-104）
  • 出版者: メジカルビュー社
• [図書] オプトジェネティクスによる記憶の操作. 実験医学 33 (2015)
  • 著者名/発表者名: 大川宜昭，井ノ口馨
  • 総ページ数: 153（3065-3069）
  • 出版者: メジカルビュー社
• [備考] 富山大学大学院 医学薬学研究部（医学） 生化学講座
  • URL: http://www.med.u-toyama.ac.jp/bmb/index-j.html
• [備考] Nature
  • URL: http://www.nature.com/nature/journal/v520/n7546/full/520135a.html
• [備考] EurekAlert
  • URL: http://www.eurekalert.org/pub_releases/2015-04/cp-rca032615.php
• [備考] SciGuru Science News
  • URL: http://www.sciguru.org/newsitem/18834/researchers-create-artificial-link-between-unrelated-memories
• [備考] NHK Eテレ サイエンスZERO
  • URL: http://www.nhk.or.jp/zero/contents/dsp536.html