【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】神経科学一般

【研究領域課題番号】21700345 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

インスリン / PI3キナーゼ / シグナル伝達 / 感覚応答 / 行動 / 学習 / 線虫 / イメージング / 記憶・学習 / ライブイメージング / Akt

【研究成果の概要】

インスリンシグナル伝達は、エネルギー代謝などの末梢における働きに加えて、中枢神経系においても働く重要な分子経路である。私は、線虫の摂食に関連した学習において働くインスリン様シグナル伝達経路に着目し、その詳しい制御機構を明らかにすることを目的として研究を行った。主な研究成果として、線虫のインスリン様分子INS-1は餌の感覚応答に関わる神経から分泌され、学習に必要な化学物質受容神経に作用し、この神経の機能を修飾しているという制御モデルを得た。本研究で得られた結果を元に、今後、哺乳類の脳など、より複雑な神経系におけるインスリン経路の働きが解明されることが期待される。

【研究種目】若手研究(B)

【研究期間】2009 - 2010

【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】神経解剖学・神経病理学

【研究領域課題番号】14580733 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

小頭症ラット / 行動 / 学習障害 / セロトニン / BrdU / 空間記憶 / モデル動物 / モノアミン / 攻撃性 / ラット / 同種攻撃 / キレる子供 / 海馬 / 神経細胞新生 / 水迷路 / 細胞培養 / 豊かな環境 / 記憶学習

【研究成果の概要】

1.脳障害モデルラットの、回路形成の変化
妊娠ラットにMAMを腹腔投与し作製した小頭症ラットを早期脳障害モデルとして解析した。神経病理的には大脳皮質および海馬に異所性脳組織が存在していた。BrdUによる神経細胞の新生時期の解析および、各種神経伝達物質の免疫組織化学の解析から、この異所性脳組織は、大脳皮質の成分が移動障害を起こし発生したことが明らかとなった。また神経化学的解析から小頭症ラット脳では、セロトニンおよびノルアドレナリンが大脳皮質、海馬、視床下部で増加していた。
2.脳障害モデルラットの行動の変化
MAMラットでは、空間記憶学習の獲得が悪く、かつOpen fieldにおける多動的行動が顕著であった。このラットをエンリッチ環境で育てると、空間記憶の獲得率が上昇した。この効果は、新生仔期にセロトニン神経毒を脳内に投与し、セロトニン神経を破壊したラットでは起こらなかった。
3.脳障害モデルラットの老化に伴う脳内変化
12ヶ月齢のMAMラットでは、モノアミン神経軸索の変性が多数観察された。この変化は正常老齢ラットでは18〜24ヶ月齢で観察されるものである。さらに大脳皮質・海馬においてはこの変性神経軸索は異所性脳組織の周囲に観察されることから、老化に伴う神経回路の変更が示唆された。
4.脳障害ラットモデルの学習能力回復に関する研究
小頭症ラットは通常の飼育ケージで飼育された場合、記憶・学習効果がない。しかし豊かな環境(広いスペース、複数ラット、種々のおもちゃ等)で飼育すると記憶・学習効果が有意差をもって存在した。さらに、この記憶・学習効果が海馬での神経細胞新生に基づくことを明らかとした。
本研究では、上記の中心的研究の他、(1)神経幹細胞の研究、(2)衝動的攻撃行動を起こすラットの研究(3)Zitterラットにおけるドーパミンリセプター変化の研究等も行った。

【研究種目】基盤研究(C)

【研究期間】2002 - 2004

【配分額】3,400千円 (直接経費: 3,400千円)

【研究分野】動物生理・代謝

【研究領域課題番号】12894021 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

記憶・学習 / 本能 / 生物学的基盤 / 動物 / 脳 / 行動 / 多様性 / 普遍性

【研究成果の概要】

本基盤研究(C)(1)企画調査では「動物の学習の生物学的理解」を中心課題に設定して、動物種による違いを生みだした進化の過程を再構築しながら、なおその中で保存されている共通性と普遍性を発見することを目的とした。そのために、動物行動学・行動生理学・認知心理学・神経科学の広い分野にわたって関連する研究者が最新の成果を持ち寄り二つのシンポジウム(神経科学会大会と動物学会大会)を実施すると共に研究会を開催して研究者間の緊密なネットワークを形成した。これらの一連の活動は動物学の新しい側面を拓く活動である。
(1)第23回日本神経科学会大会シンポジウム「学習する本能」
平成12年9月5日、横浜市「横浜みなとみらい21・パシフィコ横浜」にて、シンポジウムを開催した。
サケの母川回帰と嗅覚記憶形成:佐藤真彦(横浜市立大学・大学院総合理学研究科)
雛鳥の視覚性刷込みによる遺伝子発現の増大:木村尚博(創価大学・工学部)
小脳の新しい機能:プルキンエ細胞とニューロステロイド:筒井和義(広島大学・総合科学部)
鳥の歌文法の神経基盤:岡ノ谷一夫(千葉大学・文学部、科学技術振興事業団さきがけ研究21)
The Neural Basis of Vocal Learning in Songbirds:A.J.Doupe(University of California,San Francisco)
総合討論「学習する本能」松本元、松島俊也、佐藤真彦、木村尚博、筒井和義、岡ノ谷一夫、Allison J.Doupe
本シンポジウムを実施することにより、学習の生物学的基盤に関する最新の知見を得ることができた。様々な研究対象における記憶研究の重要性とその展開を強く印象付けるものであった。神経科学の新しい側面を拓くものとして高く評価された。
(2)第71回日本動物学会大会シンポジウム「学習の生物学的基盤に関する総合的研究」
平成12年9月21日(木)午後3時から6時まで、東京都目黒区「東京大学駒場キャンパス」にて、日本動物学会第71回大会の[国際ブレインサイエンスシンポジウム」として開催した。
トリの歌学習システム:H.-J.Bischof(University of Bielefeld,Germany)
指定討論者:岡ノ谷一夫(千葉大・文学部)、竹内浩昭(静岡大・理学部)
サケの母川回帰と嗅覚記憶システム:Thomas Quinn(University of Washington,USA)
指定討論者上田宏(北海道大・水産学部)、松島俊也(名古屋大・大学院生命農学研究科)
記憶学習の研究がつねに動物の進化的背景と行動生態学的背景を見失ってはならないこと、様々な研究手段を糾合し様々な現象を広く深く俯瞰する研究戦略が、今後の学習研究の主流となる事を強く印象付けるものとなった。翌日開催された大会本部企画シンポジウム「20紀の動物学と21世紀の展望」においても、講演者の一人(日高敏隆、滋賀県立大学学長)により動物学の新しい側面を拓くものとして高く評価された。
(3)「学習の生物学的基盤に関する総合研究」研究会
平成12年9月24日25日に、水産庁養殖研究所日光支所において、本企画調査メンバーと「微小脳システムの適応的設計:学習・認知およびホルモンによる行動変容研究会」(文部省科学研究費特的領域研究「微小脳システムの適応的設計」代表:高畑雅一)の協力を得て、水産庁養殖研究所日光支所(栃木県日光市)において合同研究会を実施し、研究者間の緊密なネットワークを形成した。

【研究種目】基盤研究(C)

【研究期間】2000

【配分額】3,400千円 (直接経費: 3,400千円)