場所細胞と時間細胞の操作による時空間情報表現メカニズムの解明

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海馬はエピソード記憶や貯蔵・想起に重要な役割を果たしていると同時に、動物が特定の場所を通過するときに高頻度に活動する場所細胞と、動物が記憶を保持する際に経過時間内の特定の瞬間を表現する時間細胞があり、それによって動物が経験した事柄を時間・空間軸に沿ったエピソードとして組織化していると考えられている。本研究では海馬における時間と空間の情報処理に関する根本的メカニズムを明らかにすることを目的とし、場所細胞と時間細胞の活動を比較するための遅延期間のある迷路課題を実施した。その結果、遅延期間の始まりだけではなくその後の走行の始まりに特徴的な細胞活動がみられ、イベントの境界を符号化しているようであった。これにより、エピソード記憶のセグメンテーションに貢献しているのではないかという可能性が示唆される。この迷路課題ではラットの空間的位置、頭の向きと走行速度を一定に保つことができるトレッドミルを迷路上の異なる場所に配置する必要があり、iScience 誌に共著者として報告した再構成可能迷路を活用することで実現した。また、深層学習法を組み込んだ最新の行動解析ソフト DeepLabCutを活用して動物の移動軌跡や移動速度、頭の向きといった構想を解析するとともに、マルチニューロン活動記録システムを用いてラットの海馬から複数の神経細胞活動の同時記録を行うことで、空間的環境に対する時間細胞の活動変化や、時間的環境に対する場所細胞の活動変化を観察し比較検証した。現在、5匹のラットを使用してデータ収集を終えている。今後は解析を進め、次年度に開催予定の神経科学学会でその時点での結果を取りまとめ発表するとともに、次年度中に原著論文の執筆・投稿を終える予定である。