海馬CA3反回回路を中心とした、情報統合プロセスの解明

プログラム

医学系研究助成　精神・神経・脳領域

所属機関

富山大学大学院　医学薬学研究部（医学）

所属部署

生化学講座

キーワード

リカレントサーキット　海馬　CA3　反回回路　感覚情報

研究結果の概要

海馬における情報統合には、一時的に情報を蓄える反回回路と呼ばれる神経回路が重要であると考えられてきた。しかし、海馬がいつ・どのような神経活動によって情報同士を結びつけているのか、また、実際にリカレントループが情報処理に関与しているのかどうか不明なままである。
海馬の神経細胞の活動変化をＣａ２＋イメージングにより、海馬の反回回路は、刺激中から刺激終了後まで持続する神経活動として、感覚情報を海馬の中に一時的に蓄える反響活動の生成に必要であること、さらに、反響活動中の神経細胞の同期活動が、感覚情報の統合された記憶の形成に重要であることを示唆している。
神経細胞の同期活動と感覚情報の結びつけの関係を明らかにするため、反回回路を含む海馬の神経回路を光抑制型オプシンＡｒｃｈＴで標識し、反響活動が発生するタイミングで光遺伝的に抑制したところ、対照群と比べて、記憶テスト時の正常マウスと変異マウス両方のすくみ反応が低下した。これらの結果は、海馬は感覚情報入力時において、感覚情報を分類する一方で、その後の反響活動を用いてその直前の感覚情報が統合された記憶を形成していることを示唆している。

公表論文

論文１
Artificial association of memory events by optogenetic stimulation of hippocampal CA3 cell ensembles.Mol brain 12(2) 2019

論文２
Selective engram coreactivation in idling brain inspires implicit learning
PNAS 119(32) 2022
論文３
A short-term memory trace persists for days in the mouse hippocampus.
Commn bio 5(1) 1168-1168 2022

論文４
Sevoflurane-induced amnesia is associated with inhibition of hippocampal cell ensemble activity after learning.
Biology open 11(12) 2022

論文５
Hippocampus as a sorter and reverberatory integrator of sensory inputs
Nature Comm 13(1) 7413-7413 2022

論文６
Requirement for hippocampal CA3 NMDA receptors in artificial association of memory events stored in CA3 cell ensembles.
Mol brain 16(1) 12-12 2023

論文７
睡眠状態に特異的な前頭前野の神経活動動態
Toyama Med J 33(1) 43-49 2023

論文８
Engram mechanisms of memory linking and identity
Nat Rev Neurosci 2024年

論文９
Prefrontal coding of learned and inferred knowledge during REM & NREM sleep
Nature Comm 2024年