【研究領域課題番号】19K03385 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

時間 / 学習 / 記憶 / 薬理 / アセチルコリン / 頭部固定 / 条件づけ / マウス / 空間 / 時間知覚 / 運動 / オプトジェネティクス / リッキング / ケモジェネティクス / カルシウムイメージング

【研究成果の概要】

本研究においては、時間の知覚に対するムスカリン性およびニコチン性のアセチルコリン受容体の阻害の影響を調べた。頭部固定を用いた実験系においても、ムスカリン性アセチルコリン受容体の阻害は時間予測のばらつきを増加させた。ニコチン性アセチルコリン受容体の阻害は時間予測に影響を与えなかった。時間情報と空間情報に基づく頭部固定による逆転学習課題を新しく開発し、マウスがこの課題を短期間の訓練で学習することを明らかにした。また、時間知覚課題遂行中の瞳孔、目の大きさ、瞬きなどの生理指標の測定を行なうことにより、時間の知覚に伴う生理指標の変化についても明らかにした。

【研究の社会的意義】

「時間とは何か」という疑問は、古来より、心理学者だけではなく、芸術家、小説家、哲学者、科学者、そして一般高等市民の心を捉えてやむことのなかった、根元的で深遠な、人類史上の最重要課題の一つである。その「時間」を認識する心や意識の働きとされるような認知機能が、物質である脳の電気化学的な活動の結果として、どのように生じているのかという疑問は、現代においても依然として謎に包まれたままである。こうした「時間の認識」は、視覚や聴覚など他の知覚系とは異なり、時間だけを処理する受容体や、時間の情報のみを担っている脳の部位が存在しない。本研究では、時間の知覚を生み出す神経基盤について解明した。

【研究種目】基盤研究(C)

【研究期間】2019-04-01 - 2022-03-31

【配分額】4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円)

【研究領域課題番号】18H02531 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

歌学習 / 可塑性 / 発達 / 臨界期 / 学習 / 記憶 / ソングバード / 聴覚 / 神経回路発達 / キンカチョウ

【研究成果の概要】

歌を学習するトリ、ソングバードの一種であるキンカチョウは発達期に聴く成鳥の歌を覚え、これを模倣することで歌を学習する。この時、キンカチョウのヒナは自身の種の歌を聴き分けて学習する。本研究ではこのキンカチョウの歌学習をモデルとして用い、自身の種の歌を聴き分け選択的に学習する神経メカニズムを明らかにすることを目的とした。そのため、高次聴覚野の神経細胞がどの様に特定の歌を認知するのか明らかにするため、電気生理学的研究を行った。これにより高次聴覚野には様々な細胞があり、その中の一部の細胞が、歌の要素の特定のコンビネーションを認知していることを明らかにした。

【研究の社会的意義】

本研究の成果により、ヒトの言語発達のメカニズムに対して知見が得られた。どのように脳内で音が処理され、記憶されるのか、また何故発達期の特定の時期にのみ歌学習が起きるのか、基礎的な知識が得られた。これらの基礎研究の知識が、将来的に発達期の神経発達が原因で起きる病気のメカニズムの解明につながる可能性がある。

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2018-04-01 - 2021-03-31

【配分額】17,290千円 (直接経費: 13,300千円、間接経費: 3,990千円)

【研究分野】実験心理学

【研究領域課題番号】16K13511 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

記憶 / 睡眠 / 楽しさ / 学習 / フロー体験 / 感情

【研究成果の概要】

近年、睡眠は、記憶に必要な生理活動であることが明らかになっている。しかし、本研究の結果からは、視覚運動順応課題では睡眠の重要性は低いことが推測された。本研究で用いた仮眠（90分間）には、レム睡眠とノンレム睡眠の両方が含まれていたので、両睡眠とも視覚運動順応課題の学習には関与が薄いことが推測された。また、本研究の結果、視覚運動順応学習は、主観的な「楽しさ」とは無関係に生じることが明らかになった。潜在記憶に分類される記憶は、主観的な感情とは別に生じることを示唆する結果である。本研究の成果、睡眠と記憶に関する知識が深まり、さらなる研究への手がかりを得ることができた。

【研究種目】挑戦的萌芽研究

【研究期間】2016-04-01 - 2018-03-31

【配分額】3,380千円 (直接経費: 2,600千円、間接経費: 780千円)

【研究分野】教育学

【研究領域課題番号】15K04226 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

アーキテクチャ / 記憶 / 想起 / 災害 / カタストロフィー / 教育 / 文化的記憶 / 伝承 / 記憶空間 / 学習 / 想起文化

【研究成果の概要】

本研究では、歴史的な出来事が生じた現場を中心として形成される「記憶空間」の形成過程、原理、論争点およびその改善の手法に関して教育とのかかわりで検討を試みた。より具体的には、第一に「記憶空間」と学習に関する最先端の理論状況を把握し、さらにそれを発展させた。第二に、そのような基礎理論的な考察をもとにして、「記憶空間」の問題について日本の事例（広島の原爆投下、阪神・淡路大震災、東日本大震災の記憶と想起等）をもとにして検討した。今後は、本研究の成果を基盤として、「文化的記憶」と「コミュニケーション的記憶」の双方を視野に入れたメモリー・ペダゴジーの構想をさらに発展させることを目指す。

【研究種目】基盤研究(C)

【研究期間】2015-04-01 - 2018-03-31

【配分額】3,510千円 (直接経費: 2,700千円、間接経費: 810千円)

【研究分野】神経生理学・神経科学一般

【研究領域課題番号】26430007 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

記憶と学習 / 線虫 / 走化性 / シナプス可塑性 / 学習 / 記憶 / 神経回路 / 塩素チャネル / 化学感覚

【研究成果の概要】

学習は動物が環境に適応し生存競争を勝ち抜くために必須な能力であり、比較的単純な神経系をもつ動物にも備わっている。土壌線虫C.エレガンスは過去に餌を経験した塩濃度に向かい飢餓を経験した塩濃度を避ける。この味覚学習に必要な遺伝子と神経回路のはたらきを調べた。その結果、味覚神経と一次介在神経の間のシナプス伝達が経験に依存して変化し、このシナプス可塑性はグルタミン酸を介した神経伝達の符号が反転することによって生じることが明らかになった。また３種類ある一次介在神経は一部重複する機能をもちながらそれぞれ特定の条件で強く塩走性に寄与することが明らかになった。

【研究種目】基盤研究(C)

【研究期間】2014-04-01 - 2018-03-31

【配分額】5,070千円 (直接経費: 3,900千円、間接経費: 1,170千円)

【研究分野】神経生理学・神経科学一般

【研究領域課題番号】26221001 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

シナプス / 学習・記憶 / ドーパミン / 大脳皮質 / 大脳基底核 / グルタミン酸 / 蛋白質合成 / 条件学習 / 精神症状 / D2受容体 / 記憶 / 光刺激 / 光プローブ / ２光子顕微鏡 / 蛍光プローブ / スパイン / カルシウム / 樹状突起スパイン / 学習

【研究成果の概要】

我々は強化増大した樹状突起スパインシナプスを特異的に標識するASプローブを構築し、運動学習が増強・新生スパインに依存することを操作的に証明し(Nature 2015)、ケタミンの抗うつ作用に前頭葉のスパイン新生が関与することを明らかにした(Science 2019)。同様な標識手法が軸索にも応用可能であり、増強スパインに入力するシナプス終末であることがわかってきた（未発表）。条件学習のドーパミン過程についてシナプスレべルではD1細胞のスパインが増強すること(Science 2014)、また、弁別学習の際にはD2細胞のスパインが増強し、それが弁別学習に関与することを明らかにしつつある(未発表)。

【研究の社会的意義】

心を育む脳の働きは神経回路の電気化学的活動で起きると信じられている。しかし、学習するときには、これに加えて神経を繋ぐシナプスが運動することを我々は見出し、これが運動学習、うつ症状など個体レベルで使われていることを証明した(Nature 2015, Science 2019)。また、条件付け学習の際には、脳内報酬信号であるドーパミンは適切なタイミングで神経から放出されれば記憶を強く促す作用があることを明らかにした(Science 2014)。この個性的に運動する脳の描像は我々の個性や病気を理解する新しい鍵となるであろう。

【研究種目】基盤研究(S)

【研究期間】2014-05-30 - 2019-03-31

【配分額】195,000千円 (直接経費: 150,000千円、間接経費: 45,000千円)

【研究分野】神経生理学・神経科学一般

【研究領域課題番号】25870172 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

インスリン / 学習 / 記憶 / C. elegans / 選択的スプライシング / 化学感覚 / 飢餓応答 / 行動 / 記憶学習 / PI3キナーゼ / 化学走性

【研究成果の概要】

これまでの研究から、線虫の示す飢餓と化学物質とを結びつけて記憶する学習（飢餓学習）には外界の化学物質を受容する感覚神経におけるインスリンシグナル伝達経路の働きが重要であることが示唆されていた。本研究により、線虫の感覚神経内の異なる部位（細胞体と軸索）では異なるインスリン経路が協調的に働き、それらの間のクロストークが記憶の形成に必要であることが明らかになった。学習記憶の異なる過程において働くインスリン様ペプチドの同定、シナプス部位において記憶の呼び出しに関わる可能性があるユビキチンシステムの同定により、学習記憶をダイナミックに制御するインスリン経路の制御機構の一端が明らかになった。

【研究種目】若手研究(B)

【研究期間】2013-04-01 - 2016-03-31

【配分額】4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)

【研究分野】動物生理・行動

【研究領域課題番号】25291074 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

モノアラガイ / 味覚嫌悪学習 / インスリン / 飢餓 / 満腹 / 長期記憶 / 学習 / 記憶 / グルコース / 学習記憶

【研究成果の概要】

モノアラガイは味覚嫌悪学習を施すとインスリン様ぺプチド遺伝子の転写発現が亢進していることが、われわれの先行研究からすでにわかっていた。そこで、単離したモノアラガイの脳に、インスリン様ぺプチドを投与したところ、味覚嫌悪学習の基盤となる神経シナプスにおいて「長期増強」が観察された。さらにはモノアラガイ個体においても、脳内インスリン濃度が学習成績を決めていることが明らかとなった。そして最終的には、栄養状態と学習成績との関係を見出すことができた。

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2013-04-01 - 2016-03-31

【配分額】17,680千円 (直接経費: 13,600千円、間接経費: 4,080千円)

【研究分野】動物生理・行動

【研究領域課題番号】24657055 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

学習 / 記憶 / 環状アデノシン一リン酸 / cAMP / 単一細胞 / 学習記憶 / モノアラガイ

【研究成果の概要】

学習時にシナプス前細胞内でcAMP濃度が上昇するものと仮定されている。しかし、実際にcAMP濃度が上昇するのかは、これまでわかっていないかったで、モノアラガイ単一神経細胞を用いて検証することを目的とした。測定方法としては、cAMPセンサータンパク質によるイメージング法ならびにcAMPの抗体による超高感度ELISA法を用いた。イメージング法は残念ながら成功しなかった。一方、ELISA法については細胞内のcAMP濃度は10^-18 mol/cellくらいが定量できれば十分なはずであることがわかり、実際に今回のチャンピオンデータとしては、単一ニューロンでのcAMPは可能であることがわかった。

【研究種目】挑戦的萌芽研究

【研究期間】2012-04-01 - 2014-03-31

【配分額】4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円)

【研究分野】応用分子細胞生物学

【研究領域課題番号】17380199 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

神経幹細胞 / 学習 / GABA / 海馬 / 成体 / シータ波 / カルシウム / 画像イメージング / ニューロン新生 / 神経回路再生 / 脳梗塞 / 成体(大人) / 霊長類モデル / 記憶 / 成体脳のニューロン新生

【研究成果の概要】

「人間の脳の細胞数は、子供のころにピークに達した後に、年をとるとともに衰える一方である」と考えられてきた。ところが、近年、記憶にかかわる海馬においては、どんなに年をとっても新しくニューロンが生み出されていることが発見され、この現象が大いに注目されている。申請者らは、これまでに、ネスチン-GFPトランスジェニックマウスを使用することで、成体海馬の神経幹細胞(タイプ1とタイプ2)を急性脳スライス内で同定し、蛍光顕微鏡下で神経幹細胞に膜電流記録用の微小ガラスピペットを接着させる技術を開発した。本研究のポイントは、成体脳において、海馬回路網が、新生ニューロンの分化過程をどのように制御しているかについて、分子レベルで明らかにする点にあった。研究の結果、タイプ2神経幹細胞がGABA線維の入力を受けていることがわかった。そして、特に、学習記憶時などに海馬に観察されるシータ波によって、タイプ2神経幹細胞にGABA性膜電流応答が誘起されることが判明した。また、抗体電子顕微鏡観察により、GABA線維がタイプ2神経幹細胞に到達していることが示唆された。阻害薬を用いた薬理解析により、この神経刺激を仲介している分子がGABA_A受容体であることが示された。薬理的にGABA刺激を行うと、タイプ2神経幹細胞にカルシウム応答が誘起されることを顕微鏡画像イメージング解析により見出された。このGABA性刺激によりニューロンへの終末分化が促進されることが推定されたため、GABA系に作用する薬剤(作動薬と阻害薬)をマウスに投与した。この結果、GABA刺激により、タイプ2神経幹細胞からニューロンへの分化が促進されることが確かめられた。

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2005 - 2006

【配分額】14,800千円 (直接経費: 14,800千円)

【研究分野】動物生理・代謝

【研究領域課題番号】14540622 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

学習 / 記憶 / CREB / 単一細胞解析 / in situハイブリダイゼーション / 免疫組織化学 / qRT-PCR / モノアラガイ / C / EBP / mRNA / 味覚嫌悪学習 / スプライシング / NO合成酵素 / 長期促通 / アンチセンス・オリゴヌクレオチド

【研究成果の概要】

本研究では,脳の構造は簡単ではあるが複雑な学習を修得できる軟体動物腹足類のヨーロッパモノアラガイ(Lymnaea stagnalis)を用い,その味覚嫌悪学習の機構を例にとって,脳の階層性を確実に反映した学習・記憶機構の理解に努めることを目的とした.研究代表者らは,ヨーロッパモノアラガイの味覚嫌悪学習の鍵を握るキー・ニューロン(Cerebral Giant Cell)を同定することができた.そして,脳の階層性をトップダウンで降りてくることによって,長期記憶形成時にこのキー・ニューロン内では,cyclic AMP respohsive element binding protein 1(CREB1)の活性化が起こっていることもわかった.そこで,モノアラガイのCREBをクローニングし,in situハイブリダイゼーション法ならびに免疫組織化学法によって,それらが局在するニューロンを同定した.上述のキー・ニューロンにおいてもCREB1およびCREB2のmRNAの存在が確認された.以上の結果から,モノアラガイを用いることによって,一連の階層性に正確に沿ったボトムアップ法での解析が可能となることも示すことができた.代表研究者の講座において,定量real-time RT-PCR装置が導入され,この装置のお陰で,単一神経細胞内のCREB mRNAが定量解析できるようになった.そこでキー・ニューロン一つを単離して,CREBのmRNAコピー数を測ったところ,CREB2のmRNAが数百コピー存在することを示すことができた.この結果は,学習・記憶に伴う遺伝子発現量変化を,たった一つのニューロン内で定量測定する道を拓いたものと言える.

【研究種目】基盤研究(C)

【研究期間】2002 - 2003

【配分額】4,200千円 (直接経費: 4,200千円)

【研究分野】実験系心理学

【研究領域課題番号】13301005 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

海馬 / 空間認知 / 記憶 / 学習 / キンカチョウ / マウス / ラット / サル / ハト / キンギョ

【研究成果の概要】

本研究は海馬認知機能を比較心理学的に解明することを目的として出発したものである。そのため、魚類、鳥類ラット、サル、ヒトの各研究チームを構成し、相互に連携をとりつつ研究を行った。魚類についてはモリス型迷路に相当するものを考案し、大脳背内側部に海馬と機能的に対応する部位を同定することができた。また、鳥類では海馬損傷が条件性弁別を阻害しないことを明らかにした。さらに、神軽毒による海馬内側部、海馬傍部、海馬全体の3種類の損傷を行い、空間弁別の形成は海馬全体の損傷においてのみ認められることを明にした。また、国外研究協力者であるH-J. Bischofとの共同研究では、キンカチョウの空間記憶における海馬機能を明らかにした。ラットではホーミング課題実験により、海馬損傷ラットの餌持ち帰り行動の失敗が観察された。また、イボテン酸による海馬CAIの選択的損傷がモリス水迷路での場所課題で障害を示すことが明らかとなった。サルでは脳虚血によるCAI損傷を行い、少数刺激セットでは見本合わせに障害が見られたが、多数刺激セットでは障害が見られず、海馬が刺激間の干渉作用を解決する機能を持つことが示唆された。ヒトでは海馬損傷患者が通常の短期記憶課題では顕著な障害を示さなかったのに対し,虚再認課題では成績の低下を示すことがわかった.この結果から,符号化時の文脈判断と意味処理に,海馬が関与する可能性が示唆された.これらの成果を踏まえて、国外から海馬研究者を招聘し、最終年度に慶應義塾大学でComparative study of hippocampal functionsという国際シンポジウムを行った。この成果は他のinvited authorsの原稿を含めてReviews in Neurosciencesの特集号として編纂作業が進んでおり、2005年中に出版される予定である。

【研究種目】基盤研究(A)

【研究期間】2001 - 2003

【配分額】36,010千円 (直接経費: 27,700千円、間接経費: 8,310千円)

【研究分野】心理学

【研究領域課題番号】61450019 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

視覚 / パターン認識 / ハト / 記憶 / 転移 / 学習 / パターン弁別 / 原型学習 / 視覚系 / 誘発電位

【研究成果の概要】

本研究の為に四つの実験を行なった. 最初の二実験では単純な刺激を用いてハトの視覚パターン弁別の両半球間転移における視蓋経由系の役割を明確にし, 円形核を破壊した場合の記憶障害と感覚障害の区別を行なった. 即ち, 非訓練側の円形核破壊は転移時に感覚性の障害をおこし, 結果として転移が障害される. 一方, 訓練側での破壊は, それが訓練前に行われていれば障害をもたらさず, 訓練後の場合は障害をもたらす. 前者は同側性の視覚系による弁別の形成を示し, 後者は記憶障害を示す.
第三実験はハトにおける原型学習の可能性を吟味したもので, 点で構成された三角形とランダム・ドットの弁別を用いて, 弁別後に変形を受けた三角形に対する般化をテストした. その結果, 変形の程度が般化の次元として機能すること, およびハトが変形された三角形からその原型を抽象することが出来ないことが分かった. 同様の結果は三角形と四角形の弁別でも, 水平に配列された点とランダム・ドットの弁別でも認められた.
第四実験は複雑な視覚概念の脳内機構を検討したもので, 視蓋経由の視覚系の最終部位である外線条体損傷が無作為に配置されたる本の線分と任意の3点を結ぶ三角形の弁別に障害を与えることが分かった. なお, 統制群として新線条体の破壊を行なった群では障害は全く見られなかった. このことは第1, 第2実験とも一致するが, 全体的な結論を得る為には, より多くの部位での検討が必要であり, 外線条体内での構造の細かい機能分化も試みる必要がある.
総括的には, 行動実験と破壊実験ではかなりの成果が得られたが, 電気生理学的な実験については充分なデータを蓄積するに至らなかった.

【研究種目】一般研究(B)

【研究期間】1986 - 1987

【配分額】4,500千円 (直接経費: 4,500千円)