Memory transfer mechanisms based on dynamics of cell assembly activity

記憶は、時間経過とともに海馬から大脳皮質に徐々に移行され、最終的に大脳皮質に貯蔵されると考えられているが、どのようにして2領域間で記憶情報を共有し合い、記憶が移行されるのかは不明な点が多い。我々は繰り返し連合学習課題を用いて、学習後の断眠によりこの課題が抑制されることを発見した。さらに興味深いことに、各学習後に海馬や前頭前野を抑制した実験結果から、海馬は記憶形成の初期から、前頭前野は数日遅れて関与し始めることを発見した。このように時間経過と共に前頭前野が必要とされることから、繰り返し学習記憶も海馬から前頭前野へ移行することを示唆している。一方、記憶は学習時に活動した神経細胞集団(セルアセンブリ)にコードされる。我々は、セルアセンブリは個別情報(色や形など)に応じた複数のサブ・セルアセンブリから構成され、各サブ・セルアセンブリが別々のタイミングで情報を表現・処理し、その集合として記憶が構築されることを明らかにした。さらにサブ・セルアセンブリ活動は睡眠時にも再現され、睡眠時に記憶が整理・定着することを示唆している。これらの知見から、我々は「海馬で形成された繰り返し学習記憶は、睡眠時に海馬-前頭前野間でサブ・セルアセンブリ活動の変化(同期性、連続性など法則性が生まれる)が誘導されることで徐々に前頭前野へ移行する」と仮説を立てた。本年度は、マウスを光と報酬を用いた連合学習課題に供し、海馬および前頭前野より学習時のセルアセンブリ活動を超微細蛍光内視鏡により計測した。そして、学習時や学習後の睡眠時のサブ・セルアセンブリ活動を抽出し、サブ・セルアセンブリ活動変化と記憶の移行に伴う2領域間でのサブ・セルアセンブリ活動の同調性や連続性などの法則を調べた。

記憶は、時間経過とともに海馬から大脳皮質に徐々に移行され、最終的に大脳皮質に貯蔵されると考えられているが、どのようにして2領域間で記憶情報を共有し合い、記憶が移行されるのかは不明な点が多い。我々は繰り返し連合学習課題を用いて、学習後の断眠によりこの課題が抑制されることを発見した。さらに興味深いことに、各学習後に海馬や前頭前野を抑制した実験結果から、海馬は記憶形成の初期から、前頭前野は数日遅れて関与し始めることを発見した。このように時間経過と共に前頭前野が必要とされることから、繰り返し学習記憶も海馬から前頭前野へ移行することを示唆している。一方、記憶は学習時に活動した神経細胞集団(セルアセンブリ)にコードされる。我々は、セルアセンブリは個別情報(色や形など)に応じた複数のサブ・セルアセンブリから構成され、各サブ・セルアセンブリが別々のタイミングで情報を表現・処理し、その集合として記憶が構築されることを明らかにした。さらにサブ・セルアセンブリ活動は睡眠時にも再現され、睡眠時に記憶が整理・定着することを示唆している。これらの知見から、我々は「海馬で形成された繰り返し学習記憶は、睡眠時に海馬-前頭前野間でサブ・セルアセンブリ活動の変化(同期性、連続性など法則性が生まれる)が誘導されることで徐々に前頭前野へ移行する」と仮説を立てた。本年度は、マウスを光と報酬を用いた連合学習課題に供し、海馬および前頭前野より学習時のセルアセンブリ活動を超微細蛍光内視鏡により計測した。そして、学習時や学習後の睡眠時のサブ・セルアセンブリ活動を抽出し、サブ・セルアセンブリ活動変化と記憶の移行に伴う2領域間でのサブ・セルアセンブリ活動の同調性や連続性などの法則を調べた。