低頻度刺激が誘導する新規シナプス可塑性の意義の解明

阐明低频刺激诱导的新型突触可塑性的意义

• 批准号: 12J10550
• 负责人: 宮本 大祐
• 金额: $ 1.28万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2012
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2012 至 2013
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-12J10550/
• 关键词: 睡眠・覚醒; 学習・記憶; 局所場電位; デルタ波; 同期性

宮本特別研究員はノンレム睡眠時に観察される低頻度のオシレーションであるデルタ波に重点を置き、電気生理学実験と光遺伝学実験を中心に研究を遂行してきた。24年度に、睡眠時において、デルタ波は大脳皮質領域間における同期性が高いことを解明した。25年度は、睡眠時における大脳皮質領域間の情報連絡の意義を解明するために、行動神経科学的な検討を行った。まず、1回のトレーニングで成立する触覚記憶試験である物体-床面認識試験を開発した。物体-床面認識試験において、シナプス可塑性に重要であるNMDA受容体依存的に記憶の固定化が生じていた。加えて、二次運動皮質-一次体性感覚皮質経路依存的に触覚記憶が獲得・固定・想起が生じることを光遺伝学的に解明した。従来、睡眠の記憶の固定化への関与を示すために、断眠処置が行われてきた。しかし、断眠処置を行った場合、ストレスが生じるだけでなく、脳全体が覚醒状態となって神経活動が操作されてしまう。そのため、睡眠時における脳領域間の情報連絡の意義は解明されていない。そこで、オンライン解析による自動睡眠判定と光遺伝学的な神経活動の操作を組み合わせることにより、特定の睡眠状態の時のみ、神経活動を操作することを可能とした。そして、触覚記憶の固定化には、デルタ波が顕著に生じるノンレム睡眠時におけるM2-S1間の遠隔な情報連絡が重要であることを解明した。以上の研究からデルタ波によるシナプス可塑性の記憶の固定化への意義が示唆された。加えて、1本の学会誌論文と2本の総説論文を執筆した。以上の研究内容、研究成果ともに、期待以上の発展があったと考えられる。

特别研究员宫本的研究重点是δ波，这是在非快速眼动睡眠期间观察到的低频振荡，并专注于电生理学和光遗传学实验。 2012年，我们发现睡眠期间大脑皮层区域之间的δ波高度同步。 2015年，我们进行了一项行为神经科学研究，以阐明睡眠期间大脑皮层区域之间信息交流的重要性。首先，我们开发了一种物体地板识别测试，这是一种触觉记忆测试，只需一次培训即可完成。在物体层识别测试中，记忆巩固以 NMDA 受体依赖性方式发生，这对于突触可塑性很重要。此外，我们利用光遗传学阐明了触觉记忆是在次级运动皮层和初级体感皮层之间以通路依赖性方式获得、巩固和回忆的。传统上，睡眠剥夺治疗已被用来证明睡眠在记忆巩固中的作用。然而，当睡眠不足时，不仅会产生压力，而且整个大脑都会清醒，神经活动也会受到操纵。因此，睡眠期间大脑区域之间信息交流的意义尚未阐明。因此，通过将在线分析的自动睡眠确定与神经活动的光遗传学操纵相结合，我们使得仅在特定睡眠状态下操纵神经活动成为可能。他们还发现，非快速眼动睡眠期间（此时 δ 波很明显）M2 和 S1 之间的远程信息通信对于巩固触觉记忆非常重要。上述研究表明δ波突触可塑性对于记忆巩固的重要性。此外，他还撰写了一篇学术期刊文章和两篇评论文章。认为上述研究内容和研究成果都取得了超出预期的进展。

项目成果

大脳皮質回路研究における光ファイバーを用いた光遺伝学的手法

使用光纤进行大脑皮层回路研究的光遗传学方法

• 发表时间: 2013
• 期刊: 細胞工学
• 作者: Naniwa;Y.; Nakataukasa;K.; Setauda;S.; Oishi;S.; Fujii;N.3; Wakabayashi;Y.; Okamura;H.; Uenoyama;Y.; Tsukamura;H.; Maeda;K.-I.; Mateuda;F.; Ohkura;S.;宮本大祐;宮本大祐 松木則夫 村山正宜
• 通讯作者: 宮本大祐 松木則夫 村山正宜

Vagus nerve stimulation enhances perforant path-CA3 synaptic transmission via the activation of beta-adrenergic receptors and the locus coeruleus

迷走神经刺激通过激活 β-肾上腺素能受体和蓝斑增强穿通路径 - CA3 突触传递

• 发表时间: 2012
• 期刊: International Journal of Neuropsychopharmacology
• 影响因子: 4.8
• 作者: Huilan Shen;Yuta Fuchino;Daisuke Miyamoto;Hiroshi Nomura;Norio Matsuki
• 通讯作者: Norio Matsuki

Acute optogenetic silencing of orexin/hypocretin, neurons repetitively induces slow-wave sleep in mice

食欲素/下丘脑分泌素、神经元的急性光遗传学沉默重复诱导小鼠慢波睡眠

• 发表时间: 2012
• 作者: Miyamoto. D.;Tsunematsu T;Yamanaka;A.;Matsuki;N.
• 通讯作者: N.

光遺伝学的手法による急性的な睡眠誘導時における大脳皮質の神経活動

使用光遗传学技术研究急性睡眠诱导期间大脑皮层的神经活动

• 发表时间: 2013
• 期刊: 日本生理学雑誌
• 作者: Naniwa;Y.; Nakataukasa;K.; Setauda;S.; Oishi;S.; Fujii;N.3; Wakabayashi;Y.; Okamura;H.; Uenoyama;Y.; Tsukamura;H.; Maeda;K.-I.; Mateuda;F.; Ohkura;S.;宮本大祐
• 通讯作者: 宮本大祐

Dentate gyrus lesions induce anxiolytic effects in specific behavioral tests

齿状回损伤在特定行为测试中诱导抗焦虑作用

• 发表时间: 2012
• 作者: Ishizuka;M.;Miyamoto;D.;Iijima M.;Nomura;H.;Matsuki;N
• 通讯作者: N