視床下部MCH神経脱落による機能シフトは記憶力を向上させる

2018 年度 実績報告書

• 研究領域: 行動適応を担う脳神経回路の機能シフト機構
• 研究課題/領域番号: 17H05563
• 研究機関: 名古屋大学
• 研究代表者: 山中 章弘 名古屋大学, 環境医学研究所, 教授 (60323292)
• 研究期間 (年度): 2017-04-01 – 2019-03-31
• キーワード: 視床下部 / MCH神経 / 記憶 / マウス / アデノ随伴ウイルスベクター / 光遺伝学 / 化学遺伝学 / ファイバーフォトメトリー

研究実績の概要

遺伝子操作によって記憶力が悪くなる動物はたくさん存在するが、記憶力が良くなる例は数少ない。メラニン凝集ホルモン産生神経(MCH神経)は、視床下部だけに少数の細胞体が存在し、睡眠中に活性化される。MCH神経の生理的役割解明のために、MCH神経を時期特異的に脱落させたマウスを作成したところ、記憶が有意に良くなることを見いだした。このことは、レム睡眠中のMCH神経活動が、記憶抑制・消去に関わっていることを示している。本研究では、MCH神経脱落により、神経回路の機能シフトが生じ、記憶が向上するメカニズムに迫り、睡眠と記憶消去との関係も明らかにすることを目的としている。MCH神経の活動を光遺伝学、化学遺伝学にて操作可能なマウスを作出し、神経活動操作を行った。その結果、MCH神経活動を活性化させると、海馬依存的な記憶が阻害・消去されること、逆に抑制すると記憶が向上することを見いだした。これらの結果から、MCH神経活動が海馬において記憶制御に関わっていることを示している。さらに、MCH神経活動をカルシウムインジケータであるGCaMP6を用いてインビボ記録するファイバーフォトメトリーを適用し、脳波筋電図記録による睡眠解析と同時に行ったところ、MCH神経活動がレム睡眠中、覚醒中に高くなることを見いだした。そこで、MCH神経活動をレム睡眠中、覚醒時それぞれにおいて光遺伝学で抑制を行った。その結果、レム睡眠中のMCH神経活動を抑制すると海馬依存的な記憶に影響があることを見いだした。

現在までの達成度 (段落)

平成30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

平成30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] Functional emergence of a column-like architecture in layer 5 of mouse somatosensory cortex in vivo (2019)
  • 著者名/発表者名: Koizumi K, Inoue M, Chowdhury S, Bito H, Yamanaka A, Ishizuka T, *Yawo H
  • 雑誌名: J Physiol Sci 巻: 69(1) ページ: 65-77
  • DOI: doi: 10.1007/s12576-018-0618-4.
  • 査読あり
• [雑誌論文] Large Timescale Interrogation of Neuronal Function by Fiberless Optogenetics Using Lanthanide Micro-particles (2019)
  • 著者名/発表者名: Miyazaki T, Chowdhury S, Yamashita T, Matsubara T, Yawo H, Yuasa H, Yamanaka A*
  • 雑誌名: Cell Rep 巻: 26(4) ページ: 1033-1043
  • DOI: doi: 10.1016/j.celrep.2019.01.001.
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Preproenkephalin-expressing ventral pallidal neurons control inhibitory avoidance learning. 2019 (in press) (2019)
  • 著者名/発表者名: Macpherson T, Mizoguchi H, Yamanaka A, Hikida T
  • 雑誌名: Neurochem Int 巻: 126 ページ: 11-18
  • DOI: doi: 10.1016/j.neuint.2019.02.011.
  • 査読あり
• [雑誌論文] Upconversion Amplification through Dielectric Superlensing Modulation (2019)
  • 著者名/発表者名: Liang L, Teh DBL, Dinh ND, Chen W, Chen Q, Wu Y, Chowdhury S, Yamanaka A, Sum TC, Chen CH, Thakor NV, All AH, Liu X
  • 雑誌名: Nat Commun 巻: 10(1) ページ: 1391
  • DOI: doi: 10.1038/s41467-019-09345-0.
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Opposing roles of dopamine receptor D1- and D2-expressing neurons in the anteromedial olfactory tubercle in acquisition of place preference in mice (2019)
  • 著者名/発表者名: Murata K, Kinoshita T, Fukazawa Y, Kobayashi K, Yamanaka A, Hikida T, Manabe H, Yamaguchi M
  • 雑誌名: Front Behav Neurosci 巻: 13 ページ: 50
  • DOI: doi: 10.3389/fnbeh.2019.00050.
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Glutamatergic neurons in the medial prefrontal cortex mediate the formation and retrieval of cocaine-associated memories in mice (2019)
  • 著者名/発表者名: Zhang T, Yanagida J, Kamii H, Wada S, Domoto M, Sasase H, Deyama S, Takarada T, Hinoi E, Sakimura K, Yamanaka A, Maejima T, Mieda M, Sakurai T, Nishitani N, Nagayasu K, Kaneko S, Minami M, Kaneda K
  • 雑誌名: Addict Biol 巻: - ページ: -
  • DOI: doi: 10.1111/adb.12723.
  • 査読あり
• [雑誌論文] Reward probability and timing uncertainty alter the effect of dorsal raphe serotonin neurons on patience (2018)
  • 著者名/発表者名: *Miyazaki K, Miyazaki KW, Yamanaka A, Tokuda T, Tanaka KF, Doya K
  • 雑誌名: Nat Commun 巻: 9(1) ページ: 2048
  • DOI: doi: 10.1038/s41467-018-04496-y
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Partial ablation of the orexin field induces a sub narcoleptic phenotype in a conditional mouse model of orexin neurodegeneration (2018)
  • 著者名/発表者名: Black SW,* Sun JD, Santiago P, Laihsu A, Kimura N, Yamanaka A, Bersot R, Humphries PS
  • 雑誌名: Sleep 巻: 41(9) ページ: -
  • DOI: 10.1093/sleep/zsy116
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Inactivation of Serotonergic Neurons in the Rostral Medullary Raphe attenuates Stress-induced Tachypnea and Tachycardia in Mice (2018)
  • 著者名/発表者名: Ikoma Y, Kusumoto-Yoshida I, Yamanaka A, Ootsuka Y, *Kuwaki T
  • 雑誌名: Front Physiol 巻: 9 ページ: 832
  • DOI: 10.3389/fphys.2018.00832
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Acute aversive stimuli rapidly increase the activity of ventral tegmental area dopamine neurons in awake mice. (2018)
  • 著者名/発表者名: *Moriya S, Yamashita A, Kawashima S, Nishi R, Yamanaka A, Kuwaki T
  • 雑誌名: Neuroscience 巻: 386 ページ: 16-23
  • DOI: 10.1016/j.neuroscience.2018.06.027
  • 査読あり
• [雑誌論文] Parallel arousal pathways in the lateral hypothalamus (2018)
  • 著者名/発表者名: Heiss JE, Yamanaka A, *Kilduff TS
  • 雑誌名: eNeuro 巻: 5(4) ページ: -
  • DOI: doi: 10.1523/ENEURO.0228-18.2018.
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Calcium Transient Dynamics of Neural Ensembles in the Primary Motor Cortex of Naturally Behaving Monkeys (2018)
  • 著者名/発表者名: Kondo T, Saito R, Otaka M, Yoshino-Saito K, Yamanaka A, Yamamori T, Watakabe A, Mizukami H, Schnitzer MJ, Tanaka KF, *Ushiba J, *Okano H
  • 雑誌名: Cell Rep 巻: 24(8) ページ: 2191-2195
  • DOI: doi: 10.1016/j.celrep.2018.07.057.
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Opiates increase the number of hypocretin-producing cells in human and mouse brain and reverse cataplexy in a mouse model of narcolepsy. (2018)
  • 著者名/発表者名: Thannickal TC, John J, Shan L, Swaab DF, Wu MF, Ramanathan L, McGregor R, Chew KT, Cornford M, Yamanaka A, Inutsuka A, Fronczek R, Lammers GJ, Worley PF, *Siegel JM
  • 雑誌名: Sci Transl Med 巻: 10(447) ページ: -
  • DOI: doi: 10.1126/scitranslmed.aao4953.
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Neuronal SIRT1 regulates macronutrient-based diet selection through FGF21 and oxytocin signalling in mice (2018)
  • 著者名/発表者名: Matsui S, Sasaki T, Kohno D, Yaku K, Inutsuka A, Yokota-Hashimoto H, Kikuchi O, Suga T, Kobayashi M, Yamanaka A, Harada A, Nakagawa T, Onaka T, Kitamura T.
  • 雑誌名: Nat Commun 巻: 9(1) ページ: 4604
  • DOI: doi: 10.1038/s41467-018-07033-z.
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] 睡眠覚醒調節と記憶の制御に関わる神経の活動記録と操作 (2019)
  • 著者名/発表者名: 山中章弘
  • 学会等名: 平成30年度生命融合科学教育部シンポジウム 神経科学が解き明かす動物の行動：機能の変容と疾患
  • 招待講演
• [学会発表] 睡眠覚醒調節神経の機能的同定 (2019)
  • 著者名/発表者名: 山中章弘
  • 学会等名: 第92回日本薬理学会年会
  • 招待講演
• [学会発表] Adeno-associated virus vector micro injection into mice brain to reveal function of neural circuitry involved in the regulation of sleep/wakefulness. (2019)
  • 著者名/発表者名: Yamanaka A
  • 学会等名: FAOPS2019
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Regulation of sleep and memory (2018)
  • 著者名/発表者名: Yamanaka A
  • 学会等名: 第10回光操作研究会・第2回脳情報動態合同国際シンポジウムJoint symposium of 10th Optogenetics Research Conference and Second International Symposium on Brain Information Dynamics 2018
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Dissociating orexin-dependent and -independent functions of orexin neurons using novel orexin-Flp knock-in mice (2018)
  • 著者名/発表者名: Yamanaka A
  • 学会等名: 7th International Symposium on Narcolepsy
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Sleep/wakefulness analysis of orexin and MCH neurons double ablated mice (2018)
  • 著者名/発表者名: Hung CJ, Ono D, Yamanaka A
  • 学会等名: 7th International Symposium on Narcolepsy
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Orexin and MCH neurons double ablation mice. Isolation of effect of orexin using orexin-Flippase mice. (2018)
  • 著者名/発表者名: Yamanaka A
  • 学会等名: 7th International Symposium on Narcolepsy
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Neural activity manipulation and behavior control by using fiber-less optogenetics (2018)
  • 著者名/発表者名: Yamanaka A
  • 学会等名: National University of Singapore, Department of Chemistry, Research Seminar
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Regulatory mechanism of sleep/wakefulness and memory by the hypothalamic neurons (2018)
  • 著者名/発表者名: 山中章弘
  • 学会等名: 島根大学セミナー
  • 招待講演
• [学会発表] 睡眠覚醒調節、痛み調節におけるオレキシンの役割 (2018)
  • 著者名/発表者名: 山中章弘
  • 学会等名: 第12回日本緩和医療薬学会年会
  • 招待講演
• [学会発表] 睡眠覚醒調節におけるオレキシンの役割 (2018)
  • 著者名/発表者名: 山中章弘
  • 学会等名: 第41回日本神経科学大会 ランチョンセミナー10
  • 招待講演
• [学会発表] Role of cholinergic neurons in the septum on the regulation of sleep and memory (2018)
  • 著者名/発表者名: 山中章弘、宮﨑杜夫
  • 学会等名: 第41回日本神経科学大会 シンポジウム： 神経修飾物質による脳状態制御： 先進的実験と計算論的アプローチを結ぶ
  • 招待講演
• [学会発表] アップコンバージョンを用いたファイバーレス光遺伝学の開発 (2018)
  • 著者名/発表者名: 宮﨑杜夫、Chowdhury Srikanta、山下貴之、八尾 寛、湯浅英哉、山中章弘
  • 学会等名: 第56回日本生物物理学会年会
  • 招待講演
• [学会発表] Study of regulatory mechanism of sleep/wakefulness and memory by optogenetical neural activity manipulation (2018)
  • 著者名/発表者名: 山中章弘
  • 学会等名: 第91回日本生化学会大会
  • 招待講演
• [学会発表] 内側中核アセチルコリン作動性神経による睡眠と記憶の制御 (2018)
  • 著者名/発表者名: 山中章弘
  • 学会等名: 記憶研究会2018 記憶・学習の基盤機構と回路研究の新展開へのアプローチ
  • 招待講演
• [学会発表] 睡眠と記憶を制御する神経活動の操作と記録 (2018)
  • 著者名/発表者名: 山中章弘
  • 学会等名: 第８回生理学研究所・名古屋大学医学系研究科合同シンポジウム
  • 招待講演
• [学会発表] 睡眠と記憶を制御する神経活動の操作と記録 (2018)
  • 著者名/発表者名: 山中章弘
  • 学会等名: 星薬科大学セミナー
  • 招待講演
• [学会発表] ファイバーレス光遺伝学を用いた睡眠覚醒と記憶制御のメカニズム解明 (2018)
  • 著者名/発表者名: 山中章弘
  • 学会等名: 第三回ルミノジェネティクス研究会
  • 招待講演
• [学会発表] 生活習慣病と睡眠覚醒とのただならぬ関係 (2018)
  • 著者名/発表者名: 山中章弘
  • 学会等名: 第3回Cortin Conference
  • 招待講演
• [学会発表] 腹側被蓋野(VTA)のGABA作動性神経はノンレム睡眠を調節する (2018)
  • 著者名/発表者名: 山中章弘
  • 学会等名: 平成30年度脳研究所共同利用共同研究合同セミナー
  • 招待講演
• [学会発表] Remote control of deep brain function using scintillation (2018)
  • 著者名/発表者名: 山下貴之
  • 学会等名: 遺伝研研究会「哺乳類脳の機能的神経回路の構築メカニズム」
  • 招待講演