トップダウン入力による記憶固定化機構の究明

使用自上而下输入研究记忆巩固机制

基本信息

批准号：
18J01031
负责人：
平井大地
金额：
$ 2.33万
依托单位：
Institute of Physical and Chemical Research
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2018
资助国家：
日本
起止时间：
2018-04-25 至 2020-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

睡眠時において脳は、覚醒時に体験した感覚情報等を記憶として固定化することが知られている。では、どのように記憶は固定化されるのであろうか。感覚入力が脳にあまり入ってこない睡眠時では、脳で自発的に生成されるトップダウン入力が記憶の固定化に関与していると長年考えられてきた。最近、研究代表者の所属する研究チームは、トップダウン入力元の同定、入力先の同定、選択的制御法等の確立などを行い、この仮説を実験的に検証し、ノンレム睡眠時のトップダウン回路が触知覚の記憶固定化に関与することを明らかにした。本研究では、先行研究を足がかりに、触知覚記憶の固定化に関わる皮質トップダウン投射活動、この受け手である皮質5層神経細胞の樹状突起活動、スパイン活動を操作・記録し、これとマウスの記憶行動との因果関係を明らかにした。さらに、学習によって活性化した樹状突起においてスパインの形態変化を追跡することで、記憶の保持・固定化に関わるシナプス・回路レベルのメカニズムについても明らかにした。一連の研究から、「トップダウン入力を伝えるM2軸索と、トップダウン入力を受けやすい5層錐体細胞の樹状突起はノンレム睡眠時に同期発火を発生させ、スパイクタイミング依存の可塑性によって学習に関連したスパインの形成や増大が生じ、最終的に記憶が定着する」、という仮説を裏付ける結果が得られた。以上は記憶に関連する皮質間メカニズムの解明に寄与するとともに、記憶力低下を伴う睡眠障害や認知症の予防に貢献すると考えられる。

众所周知，在睡眠期间，大脑会将清醒时经历的感觉信息巩固为记忆。那么记忆是如何巩固的呢？长期以来人们认为，在睡眠期间，当很少有感觉输入进入大脑时，大脑中自发产生的自上而下的输入参与了记忆巩固。近期，主要研究者所在的研究小组通过识别自上而下的输入源、识别输入目的地、建立选择性控制方法等，并通过实验验证了这一假设，揭示了电路参与其中。触觉的记忆巩固。在这项研究中，我们以之前的研究为基础，通过操纵和记录皮层自上而下的投射活动，这些活动涉及巩固触觉感觉记忆、皮质第 5 层神经元的树突活动和脊柱活动，这些神经元是该投射活动的接受者，并使用小鼠的信息阐明了记忆行为和记忆行为之间的因果关系。此外，通过跟踪学习激活的树突中棘形状的变化，我们还揭示了涉及记忆保留和巩固的突触和回路水平的机制。一系列研究表明，“传输自上而下输入的 M2 轴突和易受自上而下输入影响的第 5 层锥体细胞的树突在非快速眼动睡眠期间产生同步放电，并通过尖峰计时与学习相关 -结果支持了这样的假设：“这些刺的形成和扩张发生，最终记忆得到巩固。”上述发现将有助于阐明与记忆相关的皮质间机制，也将有助于预防与记忆衰退相关的睡眠障碍和痴呆症。

项目成果

期刊论文数量（0）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Cortical mechanisms underlying perceptual memory consolidation during sleep

睡眠期间知觉记忆巩固的皮质机制

DOI：
发表时间：
2019
期刊：
影响因子：
0
作者：
Daichi Hirai; Daisuke Miyamoto; Yasuhiro Oisi; Maya Odagawa; Chie Matsubara; Kanako Ueno; Kenta Kobayashi; Akiko Hayashi;Masanori Murayama
通讯作者：
Masanori Murayama

Dendendritic mechanisms underlying perceptual memory consolidation during sleep

睡眠期间知觉记忆巩固的树突状机制

DOI：
发表时间：
2019
期刊：
影响因子：
0
作者：
Hirai D; Miyamoto D; Oisi Y; Odagawa M; Matsubara C; Ueno K; Kenta Kobayashi; Hayashi
通讯作者：
Hayashi

Corticocortical mechanisms underlying perceptual memory consolidation during NREM sleep

NREM 睡眠期间知觉记忆巩固的皮质机制

DOI：
发表时间：
2019
期刊：
影响因子：
0
作者：
Daichi Hirai; Daisuke Miyamoto; Yasuhiro Oisi; Maya Odagawa; Chie Matsubara; Kanako Ueno; Kenta Kobayashi; Akiko Hayashi;Masanori Murayama
通讯作者：
Masanori Murayama