永続的記憶形成における、海馬-大脳皮質記憶保持細胞集団の統合機構の解明

2016 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 15K21013
• 研究機関: 東京理科大学
• 研究代表者: 佐野 良威 東京理科大学, 理工学部応用生物科学科, 助教 (90415175)
• 研究期間 (年度): 2015-04-01 – 2017-03-31
• キーワード: 記憶 / 海馬 / 大脳皮質 / 永続的記憶 / エングラム

研究実績の概要

記憶が永続的に脳に安定して保存される機構を解明するために研究を行った。ある種の出来後に関する記憶は、初期には海馬に保存され時間経過に伴い大脳皮質などの領域に分散して保存されることが知られている。また、学習後の海馬の神経活動が記憶の固定化に重要であることが報告されている。そこで、永続的な記憶形成に学習後の海馬-大脳皮質の同期的な神経活動が重要であると考え研究を進めた。
昨年度までに、TRE-hM3Dqレンチウイルスを作製し、c-fos tTAトランスジェニック(Tg)マウスと組み合わせることにより、学習時に活動した神経細胞群で特異的にhM3Dq受容体を発現させ、特定の神経細胞群の興奮性を操作する実験系を確立した。この手法を用いて学習時に活動した大脳皮質と海馬の神経細胞群にhM3Dq受容体を発現させ、学習後の睡眠時に長時間にわたりこれらの神経細胞群を活性化させた。記憶が大脳皮質領域に保存されたかどうかを、記憶想起の海馬依存性により検証することとした。その為、本研究課題で用いている学習課題において、記憶想起に海馬を必要とする期間を検証した。その結果、少なくとも学習後の3日目までは記憶想起に海馬が必要であるが、１～2週間以降には海馬非依存的に記憶が想起されることを明らかとした。そこで、学習後2日間、海馬と大脳皮質の神経細胞群を活性化させ、3日目に記憶想起の海馬依存性を解析した。その結果、同期活性化群で記憶想起の海馬依存性がわずかに減少している傾向が観察されたが、顕著な差は観察されなかった。一方で、同期活性化群で記憶の般化が促進することを示唆する結果を観察しており、学習時に活動した海馬および大脳皮質神経細胞の相互作用が記憶の安定化に必要であると思われるが、今後、別の手法で記憶が大脳皮質領域に保存されたかどうかを検証し、永続的な記憶形成機構の解明に向けた研究を進める。

研究成果

• [雑誌論文] The brain-specific RasGEF very-KIND is required for normal dendritic growth in cerebellar granule cells and proper motor coordination (2017)
  • 著者名/発表者名: Kanehiro Hayashi, Asako Furuya, Yuriko Sakamaki, Takumi Akagi, Yo Shinoda, Tetsushi Sadakata, Tsutomu Hashikawa, Kazuki Shimizu, Haruka Minami, Yoshitake Sano, Manabu Nakayama, Teiichi Furuichi
  • 雑誌名: PLoS One 巻: 12 ページ: e0173175
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0173175
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] CCR5 is a suppressor for cortical plasticity and hippocampal learning and memory (2016)
  • 著者名/発表者名: Miou Zhou, Stuart Greenhill, Shan Huang, Tawnie K Silva, Yoshitake Sano, Shumin Wu, Ying Cai, Yoshiko Nagaoka, Megha Sehgal, Denise J Cai, Yong-Seok Lee, Kevin Fox and Alcino J Silva.
  • 雑誌名: eLIFE 巻: 5 ページ: e20985
  • DOI: 10.7554/eLife.20985
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Mammalian-Specific Central Myelin Protein Opalin Is Redundant for Normal Myelination: Structural and Behavioral Assessments (2016)
  • 著者名/発表者名: Fumio Yoshikawa, Yumi Sato, Koujiro Tohyama, Takumi Akagi, Tamio Furuse, Tetsushi Sadakata, Mika Tanaka, Yo Shinoda, Tsutomu Hashikawa, Shigeyoshi Itohara, Yoshitake Sano, M. Said Ghandour, Shigeharu Wakana and Teiichi Furuichi
  • 雑誌名: PLoS One 巻: 11 ページ: e0166732
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0166732
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Molecular and Cellular Mechanisms for Trapping and Activating Emotional Memories (2016)
  • 著者名/発表者名: Thomas Rogerson, Balaji Jayaprakash, Denise J Cai, Yoshitake Sano, Yong-Seok Lee, Yu Zhou, Pallavi Bekal, Karl Deisseroth and Alcino J Silva.
  • 雑誌名: PLoS ONE 巻: 11 ページ: e0161655
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0161655
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] CAPS1 stabilizes the state of readily releasable synaptic vesicles to fusion competence at CA3-CA1 synapses in adult hippocampus (2016)
  • 著者名/発表者名: Yo Shinoda, Chiaki Ishii, Yugo Fukazawa, Tetsushi Sadakata, Yuki Ishii, Yoshitake Sano, Takuji Iwasato, Shigeyoshi Itohara and Teiichi Furuichi
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 6 ページ: 31540
  • DOI: 10.1038/srep31540
  • 査読あり
• [雑誌論文] A shared neural ensemble links distinct contextual memories encoded close in time (2016)
  • 著者名/発表者名: Denise J. Cai, Daniel Aharoni, Tristan Shuman, Justin Shobe, Jeremy Biane, Weilin Song, Brandon Wei, Michael Veshkini, Mimi La-Vu, Jerry Lou, Sergio Flores, Isaac Kim, Yoshitake Sano, Miou Zhou, Karsten Baumgaerte, Ayal Lavi, Masakazu Kamata, Mark Tuszynski, Mark Mayford, Peyman Golshani and Alcino J. Silva
  • 雑誌名: Nature 巻: 534 ページ: 115
  • DOI: 10.1038/nature17955
  • 査読あり / 国際共著
• [学会発表] A deficiency of Ca2+ -dependent activator protein for secretion 1 affects hippocampal long-term potentiation (2016)
  • 著者名/発表者名: Y.ISHII, C.ISHII, Y.SHINODA, Y.SANO and T.FRUICHI
  • 学会等名: Society for Neuroscience
  • 発表場所: San Diego (USA)
  • 年月日: 2016-11-12 – 2016-11-16
  • 国際学会
• [学会発表] Adaptor protein, X11 and X11L have distinct roles in exploratory activity. (2016)
  • 著者名/発表者名: T. SATO, R. MOTODATE, Y. SANO, S. KAMADA, S. UCHIDA, T. SUZUKI
  • 学会等名: Society for Neuroscience
  • 発表場所: San Diego (USA)
  • 年月日: 2016-11-12 – 2016-11-16
  • 国際学会
• [学会発表] Linking memories across time (2016)
  • 著者名/発表者名: D. J. CAI, D. AHARONI, T. SHUMAN, J. SHOBE, J. BIANE6, W. SONG, B. WEI, M. VESHKINI, M. LA-VU, J. LOU, S. FLORES, I. KIM, Y. SANO, M. ZHOU, K. BAUMGAERTEL, A. LAVI, M. KAMATA, M. TUSZYNSKI, M. MAYFORD, P. GOLSHANI and A. J. SILVA
  • 学会等名: Society for Neuroscience
  • 発表場所: San Diego (USA)
  • 年月日: 2016-11-12 – 2016-11-16
  • 国際学会
• [学会発表] Role of CCR5 in learning and memory and in HIV V3 peptide induced cognitive deficits (2016)
  • 著者名/発表者名: M. ZHOU, S. GREENHILL, S. HUANG, T. SILVA, Y. SANO, S. WU, Y. CAI, Y. NAGAOKA, M. SEHGAL, D. CAI, Y.-S. LEE, K. FOX and A. J. SILVA
  • 学会等名: Society for Neuroscience
  • 発表場所: San Diego (USA)
  • 年月日: 2016-11-12 – 2016-11-16
  • 国際学会
• [学会発表] メモリーアロケーションの神経基盤 ～これから起きる出来事はどの神経細胞に保存されるのか？～ (2016)
  • 著者名/発表者名: 佐野 良威
  • 学会等名: 第159回日本獣医学会学術集会
  • 発表場所: 日本大学 (神奈川県 藤沢市)
  • 年月日: 2016-09-06 – 2016-09-08
  • 招待講演
• [図書] 生体の科学 67(1)「記憶痕跡とメモリーアロケーション」 (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: 金原一郎記念医学医療振興財団