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記憶をはじめとしてさまざまな脳機能は、それぞれの脳領域における局所回路演算が下流の脳領域に適切に伝達されることで処理される。これまでの多くの研究では、ある領域の局所回路演算に関するセルアセンブリ研究と、領域間の情報伝達に関する研究が独立して行われてきた。そのため、１つの脳領域に含まれる記憶セルアセンブリが、他の脳領域の記憶セルアセンブリとどのように関連するかについて未解明であった。そこで本研究では、独自の神経活動イメージング法を用いて、多領域にわたる記憶セルアセンブリの動態を明らかにする。外側扁桃体と内側膝状体の２領域から同時にカルシウムイメージングを行うため、アデノ随伴ウイルスを用いて、蛍光カルシウムセンサーをこれら２つの領域の神経細胞に導入した。そして極細のGRINレンズを介してイメージングを行った。マウスが記憶を覚える時、思い出す時の神経活動を明らかにするため、古典的条件づけを行った。音が鳴るタイミングでスクロース水を与えることで、音とスクロース水の関係性を学習させた。その結果、音に応答する神経細胞やスクロース水に応答する神経細胞が観察された。さらに、複数の神経細胞が互いにどのように関連して活動したかを解析した。多くの場合、領域内に存在する神経細胞同士の活動の関連性が高く、領域外の神経細胞との関連性は低かった。しかし、連合学習を経ると、領域外の神経細胞との高い関連性を有する神経細胞の組み合わせが見られた。こうした複数の脳領域にわたった細胞集団の活動が記憶形成や想起と関連する可能性が考えられる。
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