恐怖記憶を支える脳領域横断的なセルアセンブリ相互作用の時空間ダイナミクス

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記憶には複数の脳領域が関与し、各脳領域において同期して活動する神経細胞の集団（セルアセンブリ）が関わる。しかし、「セルアセンブリは領域を跨いでどのように相互作用して記憶の一連の過程に関わるか」という根本的な問いは未解明である。この状況を打開するため、我々は多脳領域同時・大規模電気生理学計測と恐怖条件付け学習を組み合わせる技術を開発した。この技術を用いて、恐怖条件付け学習による恐怖記憶の形成前から消去後まで連続して海馬・扁桃体・前頭前野の神経活動を記録した大規模なデータを数理的に解析し、恐怖記憶を支える脳領域横断的なセルアセンブリ相互作用の時空間ダイナミクスを明らかにすることを目指した。まず、記憶の形成時（恐怖条件付け学習時）や想起時に、非条件刺激、条件刺激、立ちすくみ反応を表現する神経細胞群を同定した。次に、それらの細胞群が記憶の固定化に重要と考えられている睡眠時にどのように活動するかを調べた。その結果、海馬・扁桃体・前頭前野において、多くの細胞がレム睡眠中またはノンレム睡眠中に活動が亢進すること、レム睡眠中に活動が亢進する細胞とノンレム睡眠中に活動が亢進する細胞では、記憶の形成時と想起時の反応や、高周波の脳波による活動の変調に有意な差があることを見出した。