多細胞同時記録と光遺伝学的制御を用いたメモリーエングラムのダイナミクスの解明

使用多细胞同时记录和光遗传学控制阐明记忆印迹的动态

基本信息

批准号：
20J20997
负责人：
高宮渉吾
金额：
$ 1.98万
依托单位：
Doshisha University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2020
资助国家：
日本
起止时间：
2020-04-24 至 2023-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究の目的は、多細胞同時記録と光遺伝学的制御を用いて、記憶の形成と固定化、想起の際に、海馬と側頭皮質のニューロン活動がいつどのように変化し、記憶の実体であるメモリーエングラムの形成にどのように関与するのかを明らかにすることである。昨年度に引き続き、音弁別連合記憶学習課題遂行中のラットの一次聴覚皮質（A1）から神経細胞活動を記録・解析した。この課題では、ラットが鼻を入れるポートと報酬（餌）の出るマガジン、音刺激を提示するためのスピーカーが設置されたオペラントボックスを用いた。ラットは提示された音が高音であればポート A、低音であればポート B に鼻を入れると報酬を得ることができ、音の種類（高音と低音）とポートの場所（A と B）を連合し学習した。この記憶課題遂行中のラットの聴覚皮質からテトロードを用いてニューロン活動を記録した。ニューロン活動の解析を行った結果、一次聴覚皮質において、多くの神経細胞が高音と低音のどちらかに対して発火頻度を変化させた（Frequency-selective cell）。さらに左右ポートの方向と報酬の有無に選択性を持つ神経細胞が確認された。この神経細胞は左右どちらかを選択して報酬を得たタイミングで発火頻度を上昇させた。そしてこのような活動を示す神経細胞の割合が学習中に比べ、学習完了後に増加することが分かった。これらの結果をまとめた論文を国際誌に投稿し受理された。また、テキサス大学サウスウェスタンメディカルセンターにて、海馬、嗅内皮質、前頭前皮質の3領域同時記録用マイクロドライブを新たに設計・開発し、自由行動下のマウスの3領域同時記録を行った。

这项研究的目的是使用多细胞同时记录和光遗传控制来阐明海马和颞皮层在记忆形成，固定和回忆过程中的神经元活动如何变化，以及它如何参与记忆编号的形成，记忆的实质。去年之后，从经历了音频歧视联盟记忆学习任务的大鼠的主要听觉皮层（A1）中记录并分析了神经元活动。在此任务中，我们使用了一个带有一个端口的操作盒，供老鼠进入鼻子，释放奖励（诱饵）的杂志，以及发出声音刺激的扬声器。如果出现的声音很高，则大鼠可以通过将鼻子插入端口A来获得奖励，如果低音声音很低，则可以通过将声音类型（高和低）和端口位置（A和B）关联来学习。使用执行此内存任务的大鼠听觉皮层的四极管记录神经元活动。由于分析了神经元活性，主要听觉皮层中的许多神经元改变了高音调或低音调（频率选择性细胞）的发射频率。此外，在左右端口方向上具有选择性的神经元以及是否有奖励。选择这些神经元的发射频率在选择获得奖励时会增加。还发现，与学习期间，学习完成后表现出这种活性的神经元的比例增加。总结这些结果的论文已提交给国际期刊并接受。此外，在德克萨斯大学西南医学中心设计和开发了用于同时记录海马，内嗅皮层和前额叶皮层的三个区域的微型训练，同时进行了三个自由运动小鼠的区域。

项目成果

期刊论文数量（3）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

連合記憶課題の学習過程における海馬CA1と聴覚皮質ニューロン活動のダイナミクス

联想记忆任务学习过程中海马 CA1 和听觉皮层神经元活动的动态

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
Ueda;Y.;& Kato;S.;菅原ますみ;高宮渉吾・櫻井芳雄
通讯作者：
高宮渉吾・櫻井芳雄

Auditory Cortex Neurons Show Task-Related and Learning-Dependent Selectivity toward Sensory Input and Reward during the Learning Process of an Associative Memory Task

在联想记忆任务的学习过程中，听觉皮层神经元对感觉输入和奖励表现出与任务相关和学习依赖的选择性

DOI：
10.1523/eneuro.0046-22.2022
发表时间：
2022
期刊：
eneuro
影响因子：
3.4
作者：
Takamiya Shogo;Shiotani Kazuki;Ohnuki Tomoya;Osako Yuma;Tanisumi Yuta;Yuki Shoko;Manabe Hiroyuki;Hirokawa Junya;Sakurai Yoshio
通讯作者：
Sakurai Yoshio

Dynamical changes in hippocampal CA1 neuron activity in response to learning.

海马 CA1 神经元活动响应学习的动态变化。