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2017 年度 実績報告書

高次な記憶情報の活用を実現する機能的神経回路の解析

研究課題

研究課題/領域番号 16H02061
研究機関同志社大学

研究代表者

櫻井 芳雄  同志社大学, 脳科学研究科, 教授 (60153962)

研究分担者 廣川 純也  同志社大学, 研究開発推進機構, 准教授 (40546470)
眞部 寛之  同志社大学, 研究開発推進機構, 准教授 (80511386)
研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2021-03-31
キーワード高次記憶 / セル・アセンブリ / 海馬 / 前頭前野 / ラット
研究実績の概要

昨年度までに確立した複数の高次記憶課題の訓練を進めた。それらのうち次の記憶課題遂行中の行動を詳細に解析し、同時に32チャンネルからのマルチニューロン活動を海馬や新皮質から記録することも開始した。【順序記憶課題】スピーカーから高音→高音→低音→低音の順序で提示された時は、左右の穴のうち右に反応すると正反応となり、高音→低音→高音→低音の順序で提示された時は左の穴に反応すると正反応となる。【確率記憶課題】スピーカーから高音が提示されている時は、左右の穴のうち右に反応すると左よりも高い確率で報酬が得られ、低音の場合は左に反応すると右よりも高い確率で報酬が得られる。【メタ認知課題】LEDによる光刺激が右から提示された時は、3つの穴のうち右端の穴に反応すると正反応となり、左から提示された時は左端の穴に反応すると正反応となるが、光の強度が弱く弁別できない時は中央の穴に反応すると正反応となる。
これらの記録実験のうち、順序情報という高次記憶の形成に前頭前野と海馬の相互作用が必要であるという成果を国際誌に出版した。また海馬における時間的符号化と視覚野における高次記憶の意識化に関する成果も出ている。同時にマルチニューロン活動の記録方法をさらに改良し、64チャンネルからの同時記録もできるようセットアップした。データ解析方法もさらに改良し、多数ニューロン間の機能的結合の表示法を複数確立した。
また光遺伝学(オプトジェネティクス)の準備も開始し、新たなアデノ随伴ウイルスを用いた方法を開発している。

現在までの達成度 (区分)
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

実施計画のうち、ラットの高次記憶課題の訓練およびマルチニューロン活動の記録が予定より早く進展し、さらに記録データの新たな解析法も予定より早く確立できた。既に順序情報という高次記憶の形成に前頭前野と海馬の相互作用が必要であるという成果を国際誌に出版しており、海馬における時間的符号化と視覚野における高次記憶の意識化に関する成果も出ている。そこでこれらの進展と成果を踏まえ、平成31年度から実施予定であった光遺伝学(オプトジェネティクス)の準備を前倒してすでに開始している。

今後の研究の推進方策

引き続き、複数の高次記憶課題遂行中のラットからマルチニューロン活動を記録しデータを解析していく。また前倒しで開始したオプトジェネティクス法の開発も進め活用していく。新たなアデノ随伴ウイルスによる遺伝子改変ラットを作成し、また光刺激用の特殊電極も作製する。そして遺伝子改変ラットに特殊電極を埋め込むことで、光刺激により特定の神経回路を賦活する方法を確立する。

  • 研究成果

    (24件)

すべて 2018 2017 その他

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件) 学会発表 (20件) (うち国際学会 4件) 図書 (2件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Temporal and Rate Coding for Discrete Event Sequences in the Hippocampus2017

    • 著者名/発表者名
      Terada Satoshi、Sakurai Yoshio、Nakahara Hiroyuki、Fujisawa Shigeyoshi
    • 雑誌名

      Neuron

      巻: 94 ページ: 1248~1262.e4

    • DOI

      10.1016/j.neuron.2017.05.024

    • 査読あり
  • [学会発表] バーンズ迷路を用いたラットの他個体観察学習課題.2018

    • 著者名/発表者名
      山田基樹・櫻井芳雄
    • 学会等名
      日本行動科学学会
  • [学会発表] ラット脳における機能的左右半球差の意義解明とその応用.2018

    • 著者名/発表者名
      阪口幸駿
    • 学会等名
      第7回東北脳科学ウィンタースクール
  • [学会発表] “All-Go” Behavioral State with Resetting Associative Neural Activity in Ventral Striatum during Reversal Learning,2018

    • 著者名/発表者名
      谷隅勇太・廣川純也・櫻井芳雄・眞部寛之
    • 学会等名
      The first international symposium for frontend brain science: University of Yamanashi
    • 国際学会
  • [学会発表] Representation of goal-related spatial information across different behavioral contexts in rat perirhinal cortex.2018

    • 著者名/発表者名
      大貫朋哉・櫻井芳雄・廣川純也
    • 学会等名
      The first international symposium for frontend brain science: University of Yamanashi
    • 国際学会
  • [学会発表] Retrieval of task-related multimodal memory in rat perirhinal cortex2017

    • 著者名/発表者名
      大貫朋哉・櫻井芳雄・廣川純也
    • 学会等名
      次世代脳プロジェクト 冬のシンポジウム2017
  • [学会発表] 匂いで惹起された摂食行動時に応答する腹側テニアテクタの神経活動.2017

    • 著者名/発表者名
      塩谷和基・村田航志・廣川純也・森憲作・櫻井芳雄・眞部寛之
    • 学会等名
      次世代脳プロジェクト 冬のシンポジウム2017
  • [学会発表] ラット背外側線条体の習慣形成における機能的半球差.2017

    • 著者名/発表者名
      阪口幸駿・櫻井芳雄
    • 学会等名
      2017年度生命科学系学会合同年次大会
  • [学会発表] Differential routing of reinforcement signals from orbitofrontal cortex to striatum depending on environmental uncertainty.2017

    • 著者名/発表者名
      Hirokawa, J., Li, S., Vaughan, A., Pie, J., Desban, L., Osako, Y., Ohnuki, T., Manabe, H., Sakurai, Y., and Kepecs, A.
    • 学会等名
      47th Society for Neuroscience Annual Meeting, 250.08.
    • 国際学会
  • [学会発表] 高齢な脳と高齢な身体.2017

    • 著者名/発表者名
      櫻井芳雄
    • 学会等名
      第81回日本心理学会大会
  • [学会発表] 匂いに基づく摂食行動決定時、摂食中における腹側テニアテクタニューロンの活動.2017

    • 著者名/発表者名
      塩谷和基・村田航志・廣川純也・櫻井芳雄・森憲作・眞部寛之
    • 学会等名
      第6回人材育成フレームワークレクチャー
  • [学会発表] 匂いと報酬の連合学習および逆転学習時の嗅皮質ニューロンの応答パターン.2017

    • 著者名/発表者名
      谷隅勇太・廣川純也・櫻井芳雄・森憲作・眞部寛之
    • 学会等名
      第6回人材育成フレームワークレクチャー
  • [学会発表] ラットの嗅覚行動課題時および睡眠時の嗅皮質ニューロン活動の多細胞同時記録.2017

    • 著者名/発表者名
      谷隅勇太・櫻井芳雄・眞部寛之
    • 学会等名
      第二回新学術領域「生物ナビゲーションのシステム科学」若手合宿
  • [学会発表] 習慣化におけるラット背外側線条体の左半球優位性.2017

    • 著者名/発表者名
      阪口幸駿・櫻井芳雄
    • 学会等名
      第40回日本神経科学大会
  • [学会発表] 眼窩前頭皮質から線条体への投射細胞は環境の不確実性に依存して強化信号を伝達する.2017

    • 著者名/発表者名
      廣川純也・Li Shujing., Vaughan, Alex., Pie, Lambert, Jean., Desban, Laura,. 大迫優真・大貫朋哉・眞部寛之・櫻井芳雄
    • 学会等名
      第40回日本神経科学大会
  • [学会発表] ラットの嗅周皮質における行動的に関係付けられたクロスモーダル刺激の神経表象.2017

    • 著者名/発表者名
      大貫朋哉・廣川純也・櫻井芳雄
    • 学会等名
      第40回日本神経科学大会
  • [学会発表] 匂いに基づく摂食行動決定時、摂食中における腹側テニアテクタニューロンの活動.2017

    • 著者名/発表者名
      塩谷和基・廣川純也・櫻井芳雄・森憲作・眞部寛之
    • 学会等名
      第40回日本神経科学大会
  • [学会発表] ラットにおける盲視.2017

    • 著者名/発表者名
      大迫優真・櫻井芳雄・廣川純也
    • 学会等名
      第40回日本神経科学大会
  • [学会発表] 視床下部外側野に投射する嗅皮質亜領域の同定.2017

    • 著者名/発表者名
      村田航志・小林憲太・深澤有吾・山口正洋・森憲作・眞部寛之
    • 学会等名
      第40回日本神経科学大会
  • [学会発表] 匂いと報酬の連合学習および逆転学習時の嗅皮質ニューロンの応答パターン.2017

    • 著者名/発表者名
      谷隅勇太・廣川純也・櫻井芳雄・森憲作・眞部寛之
    • 学会等名
      第40回日本神経科学大会
  • [学会発表] Left-right hemispheric functional asymmetry of ventral hippocampus and dorsolateral striatum.2017

    • 著者名/発表者名
      Sakaguchi, Y., Sakurai, Y.
    • 学会等名
      26th International Behavioral Neuroscience Society Annual Meeting
    • 国際学会
  • [図書] The physics of the mind and brain disorders.2018

    • 著者名/発表者名
      Sakurai, Y., Ohnuki, T., Shiroshita, R., Sakaguchi, Y., Shiotani, K., and Chi Jung Lee.
    • 総ページ数
      793(513~526)
    • 出版者
      Springer
    • ISBN
      978-3-319-29674-6
  • [図書] 改訂生理心理学第Ⅰ巻2017

    • 著者名/発表者名
      山田冨美雄・坂田省吾(編)
    • 総ページ数
      313 (58~61,87~91)
    • 出版者
      北大路書房(京都)
    • ISBN
      978-4-7628-2972-7
  • [備考] 同志社大学脳科学研究科神経回路情報伝達機構部門(櫻井ラボ)

    • URL

      https://www1.doshisha.ac.jp/~ysakurai/

URL: 

公開日: 2018-12-17  

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