Neural regulatory mechanism of memory formation and erasure during sleep

睡眠过程中记忆形成和消除的神经调节机制

• 批准号: 18KK0223
• 负责人: 山中 章弘
• 金额: $ 11.56万
• 依托单位: Nagoya University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Fund for the Promotion of Joint International Research (Fostering Joint International Research (B))
• 财政年份: 2018
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2018-10-09 至 2022-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-18KK0223/
• 关键词: メラニン凝集ホルモン; 視床下部; カルシウムイメージング; 光遺伝学; 活動記録; GCaMP6; 遺伝子改変動物; アデノ随伴ウイルス; メラニン凝集ホルモン産生神経; アセチルコリン作動性神経; 記憶; 脳スライス標本; 睡眠覚醒; レム睡眠; メラニン凝集ホルモン神経; 海馬; 化学遺伝学; MCH神経; マイクロエンドスコープ; 睡眠; ウイルスベクター; 記憶消去

メラニン凝集ホルモン(MCH)神経の生理的役割解明のために、光で神経活動を操作可能にする光遺伝学を適用可能な遺伝子改変マウスを独自に作出した。このマウスを用いて、MCH神経を光で活性化させたところ、レム睡眠時間が約3倍に増加することを見いだした。MCH神経を時期特異的に脱落可能な遺伝子改変マウスを作成し、睡眠覚醒調節への影響を解析した。しかし、これらのマウスでは期待されたレム睡眠時間の減少は認められなかった。このことは、MCH神経は、レム睡眠の開始などには必須ではなく、レム睡眠時に別の生理機能を担っている可能性を示唆していた。組織化学的解析からMCH神経が記憶に重要な海馬に密に投射していることを見いだしたため、レム睡眠時の記憶制御に関わっている可能性が考えられた。そこで、新奇物体認識試験や、水迷路を用いてMCH神経脱落マウスの認識記憶や空間学習記憶を評価したところ、MCH神経脱落マウスの記憶と保持が対照群マウスと比べていずれの試験においても有意に向上していることを見いだした。脱落とは逆に光遺伝学や、薬理遺伝学を用いてMCH神経を活性化すると、記憶が抑制・消失された。このことは、MCH神経活動が記憶抑制・消去に働いていることを示している。そこで、MCH神経の活動についてSRIの共同研究者であるKilduff博士と超小型内視鏡を用いて記録し、解析したところ、MCH神経には覚醒時に活動するタイプ、レム睡眠時に活動するタイプ、覚醒時とレム睡眠時の両方で活動する3タイプが認められた。光遺伝学を用いて、脳状態依存的なMCH神経活動の抑制を行ったところ、レム睡眠時に抑制した時だけに記憶が向上した。これらの結果はレム睡眠時に活動するMCH神経が記憶消去に関わっていることを示している（Izawa et al., Science 2019）。

メ ラ ニ ン agglutination ホ ル モ ン (MCH) god 経 の physical battle cut interpret の た め に, light で を 経 activity may god に す る light heritage 伝 may learn を apply な heritage 伝 child change - マ ウ ス を に alone make し た. こ の マ ウ ス を with い て, MCH god 経 を light で activeness さ せ た と こ ろ, レ ム sleep が に raised about 3 times add す る こ と を see い だ し た. MCH god 経 を specific に loss may な heritage 伝 child change - マ ウ ス を made し and waking sleep 覚 regulating へ の effect を resolution し た. <s:1> められな <s:1>, <s:1> れら れら ウスで ウスで ウスで ウスで expect されたレム sleep time <e:1> to decrease められな recognize められな った った. こ の こ と は, MCH god 経 は, レ ム sleeping の な ど に は must で は な く, レ ム sleep に don't の physiology を bear っ て い を る possibility in stopping し て い た. Histochemical analysis か ら MCH god 経 が な hippocampal に important に memory dense に projection し て い る こ と を see い だ し た た め, レ ム sleep の memory suppression に masato わ っ て い る possibility が exam え ら れ た. そ こ で, novel objects known test や, water lost を い て MCH 経 shedding god マ ウ ス の know memory や spatial learning and memory を review 価 し た と こ ろ fall off, MCH god 経 マ ウ ス と keep が の memory according to the group of seaborne マ ウ ス と than べ て い ず れ の test に お い て も intentionally に upward し て い る こ と を see い だ し た. Fall off と は inverse に light heritage 伝 learn や, 薬 but 伝 を with い て MCH god 経 を activeness す る と disappear, memory が inhibit さ れ た. <s:1> <s:1> と る, MCH spiritual activity が, memory inhibition · elimination に る, て る, とを, て, て, る. そ こ で, MCH god 経 の activity に つ い て SRI の together researchers で あ る Kilduff Dr と を subminiature endoscopy with い て record し, parse し た と こ ろ, MCH god 経 に は 覚 awake に activity す る タ イ プ, レ ム に activity during sleep す る タ イ プ, 覚 awake と レ ム sleep の struck party activities で す る 3 タ イ プ が recognize め ら れ た . Traces of light 伝 learn を with い て, 脳 state dependent な MCH god の 経 activity inhibition を っ た と こ ろ, レ ム sleep に inhibit し when た だ け に memory が し upward た. Results こ れ ら の は レ ム に activity during sleep す る MCH god 経 が memory elimination に masato わ っ て い る こ と を shown し て い る Izawa et al., Science (2019).

项目成果

SRI International(米国)

SRI国际（美国）

光による神経活動の操作と記録を用いた睡眠覚醒調節機構の解明.

使用光操纵和神经活动记录来阐明睡眠-觉醒调节机制。

• 发表时间: 2022
• 作者: Takeuchi Y;Harangozo M;Pedraza L;Foldi T;Kozak G;Berenyi A;山中章弘
• 通讯作者: 山中章弘

睡眠、概日リズムの神経制御メカニズム.

睡眠和昼夜节律的神经控制机制。

• 发表时间: 2021
• 作者: Koyasu Sho;Kobayashi Minoru;Goto Yoko;Hiraoka Masahiro;Harada Hiroshi;山中章弘
• 通讯作者: 山中章弘

Adeno-associated virus vector micro injection into mice brain to reveal function of neural circuitry involved in the regulation of sleep/wakefulness.

将腺相关病毒载体显微注射到小鼠大脑中，以揭示参与睡眠/觉醒调节的神经回路的功能。

• 发表时间: 2019
• 作者: Takeuchi Y.;Harangozo; M.;Pedraza L.;Foldi T.;Kozak G.;and Berenyi A.;Yamanaka A;竹内雄一（分担執筆）;Harada H;山中章弘;竹内雄一（分担執筆）;Harada H;山中章弘;竹内雄一（分担執筆）;原田浩;竹内雄一（分担執筆）;Yamanaka A
• 通讯作者: Yamanaka A

睡眠と記憶を制御する神経活動の操作と記録

操纵和记录控制睡眠和记忆的神经活动

• 发表时间: 2018
• 作者: Jia Xiaoyuan;Yamamura Tomohiko;et al.;山中章弘
• 通讯作者: 山中章弘