研究組織・メンバー

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A02:記憶・情動における多領野間脳情報動態の光学的計測と制御

領域代表
尾藤晴彦・東京大学大学院医学系研究科・教授
WEBhttp://neurosci.umin.jp/j/neurochemistry.html

紹介文本文

刻一刻と経験し続ける情報の海の中で、生体は、真に生存にとって有用な情報のみを抽出・学習し、長期間に動態が、記憶形成時に活性化された細胞集団(エングラム)の活動連関・興奮性調節にわたり正確に読出・想起し続けることができる。我々は、このような安定的な記憶を生み出す脳情報寄与するCREB依存的回路可塑性機構によって制御されていることをこれまでに明らかにしてきた。さらに領野間の活動連関のみならず、領野特異的・並列的なCREB修飾メカニズムによっても、記憶エングラムの再編・安定化を引き起こす過程を、生きたマウス脳で同定してきた。そこで本計画研究では、1)多領野をまたぐ記憶エングラムを活動履歴に基づき網羅的に標識する手法を完成させ、2)これらのエングラムの集団活動を可視化・操作し、3)これにより、海馬・扁桃体と前頭前野が織りなす活動連関と並列処理が、記憶想起の時期によって動的に再編されるメカニズムを明らかにする。さらに、世界最高性能の新型神経活動分子センサーを駆使して、興奮性・抑制性細胞の活動バランス、ならびに領野を超えたシナプス伝達の直接記録を多領野で並列的に実行するツールキットを開発する。これにより、記憶・情動における脳情報動態を、生きたマウス脳内で、細胞レベルで実時間記録し、記憶情動制御機構の細胞基盤と動態原理を解読する。


図1 多色脳活動計測による興奮性・抑制性細胞の同時イメージング

文献

  1. Inoue M, Takeuchi A, Horigane S, Ohkura M, Gengyo-Ando K, Fujii H, Kamijo S, Takemoto-Kimura S, Kano M, Nakai J, Kitamura K, Bito H. (2015)
    Rational design of a high-affinity, fast, red calcium indicator R-CaMP2.
    Nature Methods. 12: 64-70.
  2. Nonaka M, Kim R, Fukushima H, Sasaki K, Suzuki K, Okamura M, Ishii Y, Kawashima T, Kamijo S, Takemoto-Kimura S, Okuno H, Kida S, Bito H. (2014)
    Region-specific activation of CRTC1-CREB signaling mediates long-term fear memory.
    Neuron. 84: 92-106.
  3. Kawashima T, Kitamura K, Suzuki K, Nonaka M, Kamijo S, Takemoto-Kimura S, Kano M, Okuno H, Ohki K, Bito H. (2013)
    Functional labeling of neurons and their projections using the synthetic activity-dependent promoter E-SARE.
    Nature Methods. 10: 889-895.
  4. Okuno H, Akashi K, Ishii Y, Yagishita-Kyo N, Suzuki K, Nonaka M, Kawashima T, Fujii H, Takemoto-Kimura S, Abe M, Natsume R, Chowdhury S, Sakimura K, Worley PF, Bito H. (2012)
    Inverse synaptic tagging of inactive synapses via dynamic interaction of Arc/Arg3.1 with CaMKIIβ. Cell. 149: 886-898.

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