ナメクジの嗅覚学習における記憶形成と読み出し過程の解明

2002 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 12307053
• Research Institution: THE UNIVERSITY OF TOKYO
• Principal Investigator: 桐野 豊 東京大学, 大学院・薬学系研究科, 教授 (10012668)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 木村 哲也 理化学研究所, 脳科学総合研究センター, 研究員 ; 渡辺 恵 東京大学, 大学院・薬学系研究科, 助手 (80302610) ; 川原 茂敬 東京大学, 大学院・薬学系研究科, 助教授 (10204752) ; 松尾 亮太 東京大学, 大学院・薬学系研究科, 助手 (40334338)
• Keywords: 遺伝子導入 / 連合学習 / 長期記憶 / ナメクジ / 遺伝子発現 / differential display / RNAi

Research Abstract

当研究室のこれまでの研究により、ナメクジ嗅覚-味覚連合学習によって、前脳葉において3時間後に発現誘導される遺伝子として、LAPS18が既に単離されている。そこでさらに他の遺伝子を網羅的に探索するため、PCR-differential display法によって新たなスクリーニングを行った。嗅覚-味覚連合学習群にはニンジンの匂いを条件刺激(CS)、苦み物質であるキニジン溶液を無条件刺激(US)として同時に提示することで連合させ、対照群にCSとUSを1時間の間隔をおいて提示したものを用いた。各群のナメクジ脳の前脳葉を摘出し、それらから得られたRNAを用いてdifferential displayを行った。ここで、100組のプライマーペアを用いることで、約1,5000バンドを表示した。その結果12バンドにおいて再現性のある発現変化が確認され、このうち8バンドについては部分配列のクローニングに成功した。現在これらの全長配列の取得を急いでいる。
また、ナメクジの遺伝子操作系を確率する目的でRNAiを行った。これまでに研究代表者らによって単離されたナメクジ学習関連遺伝子LAPS18のdsRNAを合成し、ナメクジの腹腔内ヘカチオン性脂質とともに注入したところ、24時間後に体幹を中心とした部位でLAPS18mRNA量の顕著な減少が認められた。しかしこのRNAiの効果は脳神経系では認められなかった。
さらに学習に伴う脳内の電気的活動の変化を解析する目的で,さまざまなパターンで電気刺激を加えたときに脳内でシナプス可塑性が生じるか否かを調べた.その結果,触角神経束に高頻度の電気刺激を与えると,前脳葉における誘発電位が長期にわたって増加する長期増強が生じることが示された.

Research Products

• [Publications] Kanako Takatsuki et al.: "Scopolamine impairs eyeblink conditioning in the cerebellar LTD-deficient mice"NeuroReport. 13. 159-162 (2002)
• [Publications] Kanako Takatsuki et al.: "Hippocampal damage disrupts eyeblink conditioning in mice lacking glutamate receptor subunit d2"J. Biol. Phys.. 28. 539-547 (2002)
• [Publications] Yasuko Inokuma et al.: "Two Types of Network Oscillations and Their Odor Responses in the Primary Olfactory Center of a Terrestrial Mollusk"J. Neurophysiol.. 87. 3160-3164 (2002)
• [Publications] Kaori Takehara et al.: "Time-limited role of the hippocampus in the memory for trace eyeblink conditioning in mice"Brain. Res.. 951. 183-190 (2002)
• [Publications] Sadaharu Kotani et al.: "Classical eyeblink conditioning in the decerebrate guinea pigs"Eur. J. Neurosci.. 15. 1267-1270 (2002)
• [Publications] Hidenori Taru et al.: "Interaction of Alzheimer's b-amyloid precursor family proteins with scaffold proteins of the JNK signaling cascade"J. Biol. Chem.. 277. 20070-20078 (2002)
• [Publications] Hidenori Taru et al.: "Differential roles of JIP scaffold proteins in the modulation of amyloid precursor protein metabolism"J. Biol. Chem.. 277. 27567-27574 (2002)
• [Publications] Sotaro Shibayama et al.: "Identificatio of a C-terminal region that is required for the nuclear translocation of ERK2 by passive diffusion"J. Biol. Chem.. 277. 37777-37782 (2002)
• [Publications] Ryota Matsuo et al.: "Delayed-onset amnesia caused by protein synthesis inhibition in odor-taste associative memory of the terrestrial slug Limax valentianus"Neurosci. Lett.. 334. 201-205 (2002)
• [Publications] Yasushi Kishimoto et al.: "mGluR in cerebellar Purkinje cells is required for normal association of temporally contiguous stimuli in classical conditioning"Eru. J. Neurosci.. 16. 2416-2424 (2002)
• [Publications] Satoshi Shimozono et al.: "Confocal imaging of subcellular Ca^<2+> concentrations using a dual-excitation ratiometric indicator based on green fluorescent protein"Sci. STKE. 2002. 14 (2002)
• [Publications] Kanako Takatsuki et al.: "The hippocampus plays an important role in eyeblink conditioning with a short trace interval in glutamate receptor subunit d2 mutant mice"J. Neurosci. 23. 17-22 (2003)
• [Publications] 桐野 豊: "瞬目反射連合学習を担う脳の領域"パリティ. 18. 52-53 (2003)
• [Publications] 渡辺 恵, 桐野 豊: "ナメクジの匂い学習のメカニズム"Aroma Research. (in press).
• [Publications] Sadaharu Kotani et al.: "Trace eyeblink conditioning in decerebrate guinea pigs"Eur. J. Neurosci.. (in press).
• [Publications] Satoshi Watanabe et al.: "Contribution of excitatoy chloride conductance in the determination of the direction of traveling waves in an olfactory center"J. Neurosci. (in press).