蘑菇传媒

记忆の自动再生メカニズムを解明

　このたび， 本学大学院医学系研究科?山口瞬教授（科学技術振興機構兼任）と， 東京大学， 京都大学，脳情報通信融合研究センターとの共同研究成果が，Nature Neuroscience（ネイチャー?ニューロサイエンス）オンライン版に3月16 日付で掲載されました。

　この研究は，东京大学の池谷裕二准教授らのグループが中心となり，世界で初めて，脳の海马における记忆の自动再生（リプレイ）のメカニズムを解明したもので，本学の山口瞬教授は研究内で重要な役割を果たすArc-dVenus（アーク ディービーナス）マウスの作成で贡献しています。
　海马は，记忆に関係している重要な领域で，空间情报など多様な记忆を神経细胞によって短期的?长期的に処理しています。一度海马につくられた记忆は，寝ているときや静かにしているときに脳の中で自动再生（リプレイ）され，その际，记忆が定着すると言われていましたが，具体的な记忆の自动再生メカニズムは解明されていませんでした。今回の研究では，记忆が自动再生される际に活动する海马の神経细胞を同定し，その性质を明らかにするとともに，自动再生される际にどのような情报伝达が行われているかを明らかにしています。

　【东京大学等での実験について】
　実験动物のマウスを，新奇环境に移すと，そのマウスはしばらくの间，探索行动を行います。このとき，海马内の神経细胞が活性化され，新奇环境の空间情报などに対する记忆が形成されます。
　マウスを新奇环境に30分入れた后，いったん元のケージに戻し，数时间経ってから（この时期に记忆の自动再生が起こっていると考えられます），脳を取出し，脳をスライスしたサンプルを电気生理学的に解析しました。记忆の自动再生の际に出る，ある特殊な波形の电気信号を手がかりに海马の神経细胞を调べ，自动再生の际に电気活动を活発に行っている一群の神経细胞を见出しました。
　さらにこの実験を础谤肠-诲痴别苍耻蝉マウスを用いて行い，过去の海马の活动履歴との関係を调べました。础谤肠-诲痴别苍耻蝉マウスは活动した神経细胞が数时间后に光るため，海马の神経细胞一つひとつの过去の活动を视覚化して観察することができます。新奇环境の探索时に活性化していた神経细胞が，脳をスライスしたサンプル内で光って観察されます。
　この実験により，海马で记忆が自动再生される际に电気活动が活発な神経细胞と，新奇环境の探索时に活性化していた神経细胞は非常に高い割合で合致していることが判明しました。また，记忆の自动再生时には，これらの神経细胞が精细に调节された兴奋性入力を受けていることが明らかになりました。

　【山口教授らが开発した础谤肠-诲痴别苍耻蝉マウスとは】
　现代科学の大きな课题の一つである脳机能解明にあたっては，脳の活动の様子を「どの神経细胞が活性化しているか」まで详细に把握し分析することが键となります。
　脳の神経活動で発現する産物の一つに，Arc（アーク：Activity-regulated cytoskeleton-associated protein）と呼ばれるタンパク質があります。このタンパク質は，神経活動に伴って，一時的に発現が誘導されるため，識別することができれば，脳の活動を神経細胞レベルで把握することができます。このArcが発現した神経細胞を蛍光蛋白質によって光るように遺伝子改変したマウス，これがArc-dVenusマウスです。このマウスは，本学大学院医学系研究科?山口瞬教授と江口恵技術員が開発?発展させてきました。Arc-dVenusマウスにより，脳の働きを神経細胞レベルで可視化できたことが，今回の研究成果につながっています。

础谤肠-诲痴别苍耻蝉マウスの海马：活动した海马颁础1～颁础3领域の神経细胞（矢印）や海马歯状回の神経细胞（矢头）が光って见える。

　【発表论文】
著者：Mika Mizunuma 1, Hiroaki Norimoto　1, Kentaro Tao 1, Takahiro Egawa　2, Kenjiro Hanaoka　2, Tetsuya Sakaguchi　1, Hiroyuki Hioki　3, Takeshi Kaneko　3, Shun Yamaguchi　4,5, Tetsuo Nagano　2, Norio Matsuki　1 & Yuji Ikegaya　1,6
1Laboratory of Chemical Pharmacology, Graduate School of Pharmaceutical Sciences, University of Tokyo, Tokyo, Japan.
2Laboratory of Chemistry and Biology, Graduate School of Pharmaceutical Sciences, University of Tokyo, Tokyo, Japan.
3Department of Morphological Brain Science, Graduate School of Medicine, Kyoto University, Kyoto, Japan.
4Division of Morphological Neuroscience, 蘑菇传媒 Graduate School of Medicine, Gifu, Japan.
5PRESTO, Japan Science and Technology Agency, Saitama, Japan.
6Center for Information and Neural Networks, Suita City, Osaka, Japan.
論文タイトル：Unbalanced excitability underlies offline reactivation of behaviorally activated neurons
掲載誌：Nature Neuroscience
(Published online : 16 March 2014| doi:10.1038/nn.3674)