長期記憶の多様性と再構成を担う機能的神経回路の解析

2011 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 20243035
• 研究種目: 基盤研究(A)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 実験心理学
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 櫻井 芳雄 京都大学, 大学院・文学研究科, 教授 (60153962)
• 連携研究者: 金子 武嗣 京都大学, 大学院・医学研究科, 教授 (90177519) ; 青柳 富誌生 京都大学, 大学院・医学研究科, 准教授 (90252486)
• 研究期間 (年度): 2008 – 2011
• キーワード: 長期記憶 / 神経回路 / ニューロン / 海馬 / 前頭前野 / ラット

研究概要

本研究は、一旦憶えると長期間続く記憶、すなわち長期記憶が、脳内でどのように形成され変化するのかについて、実験的に調べることを目的とした。そのため、独自の電気生理学的記録法とデータ解析法を開発し、動物が長期記憶を形成し活用する際の神経細胞(ニューロン)集団の活動を記録し解析した。その結果、記憶が形成され働く時、海馬と前頭前野内で局所的な神経回路が活動すること、また、さらに記憶の内容が変わると、海馬と前頭前野を結ぶマクロな神経回路が働き出すことがわかった。

研究成果

• [雑誌論文] Conditioned enhancement of firing rates and synchrony of hippocampal neurons and firing rates of motor cortical neurons in rats. (2013)
  • 著者名/発表者名: Sakurai, Y. and Takahashi, S.
  • 雑誌名: European Journal of Neuroscience 巻: 37 ページ: 623-639
  • DOI: doi:10.1111/ejn.12070
  • 査読あり
• [雑誌論文] Multisensory information facilitates reaction speed by enlarging activity difference between superior colliculus hemispheres in rats. (2011)
  • 著者名/発表者名: Hirokawa, J., Sadakane, O., Sakata, S., Bosch, M., Sakurai, Y. and Yamamori, T.
  • 雑誌名: PLoS ONE 巻: 6(9) ページ: 1-13
  • DOI: doi:10.1371/journal.pone.0025283
  • 査読あり
• [雑誌論文] 神経活動から心を読む:ブレイン-マシン・インタフェース (2011)
  • 著者名/発表者名: 櫻井芳雄
  • 雑誌名: BRAIN MEDICAL 巻: 23 ページ: 7-13
• [雑誌論文] ニューラルネットワーク最新情報(3):脳科学からの概説-神経回路の実態と特性 (2010)
  • 著者名/発表者名: 櫻井芳雄
  • 雑誌名: 知能と情報 巻: 22 ページ: 36-42
• [雑誌論文] 脳の情報表現を担うセル・アセンブリ:局所的セル・アセンブリの検出 (2010)
  • 著者名/発表者名: 櫻井芳雄
  • 雑誌名: 生物物理 巻: 50 ページ: 084-087
  • 査読あり
• [雑誌論文] Prediction of arm trajectory from the neural activity of the primary motor cortex with modular connectionist architecture. (2009)
  • 著者名/発表者名: Choi, K., Hirose, H., Sakurai, Y., Iijima, T. and Koike, Y.
  • 雑誌名: Neural Networks 巻: 22 ページ: 1214-1223
  • URL: http://dx.doi.org/10. 1016/j.neunet.2009.09.003
  • 査読あり
• [雑誌論文] Dynamic changes of firing frequency and synchrony of the rat hippocampal neurons caused by BMI. (2009)
  • 著者名/発表者名: Sakurai, Y., Takahashi, S. and Nomura, M.
  • 雑誌名: Proceedings of 3rd International Symposium on Mobiligence ページ: 206-210
  • 査読あり
• [雑誌論文] Information in small neuronal ensemble activity in the hippocampal CA1 during delayed non-matching to sample performance in rats (2009)
  • 著者名/発表者名: Takahashi, S. and Sakurai, Y.
  • 雑誌名: BMC Neurscience 巻: 10 ページ: 115(1-11)
  • DOI: doi:10.1186/1471-2202-10-115
  • 査読あり
• [雑誌論文] Sub-millisecond firing synchrony of closely neighboring pyramidal neurons in hippocampal CA1 of rats during delayed non-matching to sample task. (2009)
  • 著者名/発表者名: Takahashi, S. and Sakurai, Y.
  • 雑誌名: Frontiers in Neural Circuits 巻: 3 ページ: 9(1-18)
  • DOI: doi:10.3389/neuro.04.009.2009
  • 査読あり
• [雑誌論文] A code for spatial alternation during fixation in rat hippocampal CA1 neurons (2009)
  • 著者名/発表者名: Takahashi, M., Lauwereyns, J., Sakurai, Y. and Tsukada, M.
  • 雑誌名: Journal of Neurophysiology 巻: 102 ページ: 556-567
  • DOI: doi:10.1152/jn.91159.2008
  • 査読あり
• [雑誌論文] Behavioral state-dependent episodic representation in rat CA1 neuronal activity during spatial alternation. (2009)
  • 著者名/発表者名: Takahashi, M., Lauwereyns, J., Sakurai, Y. and Tsukada, M.
  • 雑誌名: Cognitive Neurodynamics 巻: 3 ページ: 165-175
  • DOI: doi:10.1007/s11571-009-908-5
  • 査読あり
• [雑誌論文] Dynamic synchrony of local cell assembly. (2008)
  • 著者名/発表者名: Sakurai, Y. and Takahashi, S
  • 雑誌名: Reviews in the Neurosciences 巻: 19 ページ: 425-440
  • DOI: doi:10.1515/REVNEURO.2008.19.6.425.
  • 査読あり
• [雑誌論文] Functional role of the secondary visual cortex in multisensory facilitation in rats. (2008)
  • 著者名/発表者名: Hirokawa, J., Bosch, M., Sakata, S., Sakurai, Y. and Yamamori, T.
  • 雑誌名: Neuroscience 巻: 153 ページ: 1402-1417
  • DOI: doi:10.1016/j.neuroscience.2008.01.011
  • 査読あり
• [雑誌論文] 脳の情報表現を見る (2008)
  • 著者名/発表者名: 櫻井芳雄
  • 雑誌名: 同志社心理 巻: 55 ページ: 151-156
• [雑誌論文] 脳の情報表現のダイナミクス.ダイナミックスからみた生命的システムの進化と意義 (2008)
  • 著者名/発表者名: 櫻井芳雄
  • 雑誌名: 高等研報告書 巻: 0802 ページ: 17-23
• [学会発表] Dynamic synchrony of firing in the prefrontal cortex in monkeys and rats. (2012)
  • 著者名/発表者名: Sakurai, Y
  • 学会等名: 3rd International Symposium on Prefrontal Cortex.
  • 発表場所: 京都.
  • 年月日: 2012-11-29
• [学会発表] Cerebellar Purkinje-cell spikes interaction during a timing behavior task in the rat. (2012)
  • 著者名/発表者名: Yamaguchi, K.
  • 学会等名: 42th Society for Neuroscience Annual Meeting
  • 発表場所: New Orleans(アメリカ)
  • 年月日: 2012-10-17
• [学会発表] Planning-based behavior and neuronal activity in sequential order information task in rats. (2012)
  • 著者名/発表者名: Ishino, S.
  • 学会等名: 42th Society for Neuroscience Annual Meeting
  • 発表場所: New Orleans(アメリカ)
  • 年月日: 2012-10-16
• [学会発表] Multi-neuronal activities in prefrontal cortex and hippocampus during a rule-switching task in rats. (2012)
  • 著者名/発表者名: Nakazono, T
  • 学会等名: 42th Society for Neuroscience Annual Meeting
  • 発表場所: New Orleans(アメリカ)
  • 年月日: 2012-10-16
• [学会発表] Interacted neuronalactivities between hippocampus and amygdala modulate discrimination behavior expecting for different probability of reward in the rat. (2012)
  • 著者名/発表者名: Terada, S.
  • 学会等名: 42th Society for Neuroscience Annual Meeting
  • 発表場所: New Orleans(アメリカ)
  • 年月日: 2012-10-15
• [学会発表] ニューラルオペラント中の海馬マルチニューロン活動の動態 (2012)
  • 著者名/発表者名: 櫻井芳雄
  • 学会等名: 第21回海馬と高次脳機能学会
  • 発表場所: 金沢
  • 年月日: 2012-10-06
• [学会発表] ラットのタイミング行動課題中における時間知覚と小脳プルキンエ細胞のスパイク発火 (2012)
  • 著者名/発表者名: 山口健治
  • 学会等名: 第35回日本神経科学学会大会
  • 発表場所: 名古屋
  • 年月日: 2012-09-20
• [学会発表] ラットは系列順序情報を想起したプランニング行動を示した (2012)
  • 著者名/発表者名: 石野誠也
  • 学会等名: 第35回日本神経科学学会大会
  • 発表場所: 名古屋
  • 年月日: 2012-09-19
• [学会発表] ラットの異なる報酬予測を担う海馬と扁桃体の相互作用 (2012)
  • 著者名/発表者名: 寺田慧
  • 学会等名: 第35回日本神経科学学会大会
  • 発表場所: 名古屋
  • 年月日: 2012-09-18
• [学会発表] Behaviors and hippocampal neuronal activity in a serial reaction time task in rats (2011)
  • 著者名/発表者名: Ishino, S.
  • 学会等名: 42th Society for Neuroscience Annual Meeting
  • 発表場所: Washington, D.C.(アメリカ)
  • 年月日: 2011-11-15
• [学会発表] Frequencey shift of hippocampal gamma-band activity during alert immobility in rats. (2011)
  • 著者名/発表者名: Takahashi, M.
  • 学会等名: 42th Society for Neuroscience Annual Meeting
  • 発表場所: Washington, D.C.(アメリカ)
  • 年月日: 2011-11-15
• [学会発表] Brain freedom from body: Neuronal activity during goal-approach by behavior and goal-operation by BMI. (2011)
  • 著者名/発表者名: Sakurai, Y
  • 学会等名: Internaional Symposium on Adaptive Motion in Animals and Machines (AMAM)
  • 発表場所: 淡路
  • 年月日: 2011-10-11
• [学会発表] 異なる内的認知におけるラット海馬ニューロン活動の解析 (2011)
  • 著者名/発表者名: 中園智晶
  • 学会等名: 第34回日本神経科学学会大会
  • 発表場所: 横浜
  • 年月日: 2011-09-17
• [学会発表] 系列行動における反応方略の神経メカニズム (2011)
  • 著者名/発表者名: 石野誠也
  • 学会等名: 第34回日本神経科学学会大会
  • 発表場所: 横浜
  • 年月日: 2011-09-16
• [学会発表] ニューラルオペラントはラット海馬ニューロンの発火頻度と同期発火を変化させる. (2011)
  • 著者名/発表者名: 櫻井芳雄
  • 学会等名: 第34回日本神経科学学会大会
  • 発表場所: 横浜
  • 年月日: 2011-09-15
• [学会発表] A new behavioral task to detect cell assembly dynamics caused by internal information types. (2010)
  • 著者名/発表者名: Nakazono, T.
  • 学会等名: 40th Society for Neuroscience Annual Meeting
  • 発表場所: San Diego(アメリカ)
  • 年月日: 2010-11-17
• [学会発表] Neuronal mechanisms of sequential information processing in rats. (2010)
  • 著者名/発表者名: Ishino, S.
  • 学会等名: 40th Society for Neuroscience Annual Meeting
  • 発表場所: San Diego(アメリカ)
  • 年月日: 2010-11-14
• [学会発表] ラットの系列反応時間課題における順序情報処理 (2010)
  • 著者名/発表者名: 石野誠也
  • 学会等名: 第33回日本神経科学学会大会
  • 発表場所: 神戸
  • 年月日: 2010-09-03
• [学会発表] 異なる内的認知プロセスを担うセル・アセンブリ・ダイナミクスを解析するための行動課題 (2010)
  • 著者名/発表者名: 中園智晶
  • 学会等名: 第33回日本神経科学学会大会
  • 発表場所: 神戸
  • 年月日: 2010-09-03
• [学会発表] Dynamic changes of firing frequency and synchrony of the rat hippocampal neurons caused by BMI. (2009)
  • 著者名/発表者名: Sakurai, Y.
  • 学会等名: 3rd Internaional Symposium on Mobiligence
  • 発表場所: 淡路
  • 年月日: 2009-11-20
• [図書] 脳と機械をつないでみたら-BMIから見えてきた (2013)
  • 著者名/発表者名: 櫻井芳雄
  • 出版者: 岩波書店(印刷中)
• [図書] 心理学概論 (2011)
  • 著者名/発表者名: 櫻井芳雄
  • 総ページ数: 39-45
  • 出版者: ナカニシヤ出版
• [備考] (1) 月刊ビジネスアスキー(2010年1月号)『脳の信号を読み取って車椅子や身体を動かせる時代が来る』
• [備考] (2) 読売新聞(2009年12月7日)『BMI 脳科学の最前線 <高齢脳>学習能力衰えない 心理学からのアプローチ』
• [備考] (3) 日本経済新聞(2009年9月27日)『「脳信号で操作」実用へ前進 患者の生活支援 ロボット連動も』
• [備考] (4) 朝日新聞(関西版)(2009年5月4日)『心の働き 実験で解明 老化脳は鍛えられる 京大院・桜井芳雄教授』
• [備考] (5) 研究室ホームページ
  • URL: http://www.bun.kyoto-u.ac.jp/~ysakurai/