九州大学-研究者情報 [松尾直毅 (教授) 理学研究院生物科学部門]

1.	Kyogo S Kobayashi , Naoki Matsuo , Persistent representation of the environment in the hippocampus, Cell Reports, 10.1016/j.celrep.2022.111989, 2023.01, In the hippocampus, environmental changes elicit rearrangement of active neuronal ensembles or remapping of place cells. However, it remains elusive how the brain ensures a consistent representation of a certain environment itself despite salient events occurring there. Here, we longitudinally tracked calcium dynamics of dorsal hippocampal CA1 neurons in mice subjected to contextual fear conditioning and extinction training. Overall population activities were significantly changed by fear conditioning and were responsive to footshocks and freezing. However, a small subset of neurons, termed environment cells, were consistently active in a specific environment irrespective of experiences. A decoder modeling study showed that these cells, but not place cells, were able to predict the environment to which the mouse was exposed. Environment cells might underlie the constancy of cognition for distinct environments across time and events. Additionally, our study highlights the functional heterogeneity of cells in the hippocampus..
2.	Leon G. Reijmers, Brian L. Perkins, Naoki Matsuo, Mark Mayford, Localization of a stable neural correlate of associative memory, Science, 10.1126/science.1143839, 317, 5842, 1230-1233, 2007.08, [URL], Do learning and retrieval of a memory activate the same neurons? Does the number of reactivated neurons correlate with memory strength? We developed a transgenic mouse that enables the long-lasting genetic tagging of c-fos-active neurons. We found neurons in the basolateral amygdala that are activated during Pavlovian fear conditioning and are reactivated during memory retrieval. The number of reactivated neurons correlated positively with the behavioral expression of the fear memory, indicating a stable neural correlate of associative memory. The ability to manipulate these neurons genetically should allow a more precise dissection of the molecular mechanisms of memory encoding within a distributed neuronal network..
3.	Naoki Matsuo, Leon Reijmers, Mark Mayford, Spine-type-specific recruitment of newly synthesized AMPA receptors with learning, Science, 10.1126/science.1149967, 319, 5866, 1104-1107, 2008.02, [URL], The stabilization of long-term memories requires de novo protein synthesis. How can proteins, synthesized in the soma, act on specific synapses that participate in a given memory? We studied the dynamics of newly synthesized AMPA-type glutamate receptors (AMPARs) induced with learning using transgenic mice expressing the GluR1 subunit fused to green fluorescent protein (GFP-GluR1) under control of the c-fos promoter. We found learning-associated recruitment of newly synthesized GFP-GluR1 selectively to mushroom-type spines in adult hippocampal CA1 neurons 24 hours after fear conditioning. Our results are consistent with a "synaptic tagging" model to allow activated synapses to subsequently capture newly synthesized receptor and also demonstrate a critical functional distinction in the mushroom spines with learning..
4.	Naoki Matsuo, Irreplaceability of neuronal ensembles after memory allocation, Cell Reports, 10.1016/j.celrep.2015.03.042, 11, 3, 351-357, 2015.04, [URL], Lesion studies suggest that an alternative system can compensate for damage to the primary region employed when animals acquire a memory. However, it is unclear whether functional compensation occurs at the cellular ensemble level. Here, we inhibited the activities of a specific subset of neurons activated during initial learning by utilizing a transgenic mouse that expresses tetanus toxin (TeNT) under the control of the c-fos promoter. Notably, suppression interfered with relearning while sparing the ability to acquire and express fear memory for a distinct context. These results suggest that the activity of the initial ensemble is preferentially dedicated to the same learning and that it is not replaceable once it is allocated. Our results provide substantial insights into the machinery underlying how the brain allocates individual memories todiscrete neuronal ensembles and how it ensures that repetitive learning strengthens memory by reactivating the same neuronal ensembles..

主要学会発表等

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学会活動

所属学会名

Molecular and Cellular Cognition Society

Society for Neuroscience

日本神経科学学会

学協会役員等への就任

2024.01～2025.08, 日本神経科学学会, プログラムコア委員.

2020.01～2022.12, 日本神経科学学会, ニュース編集委員.

2018.02～2019.07, 日本神経科学学会, プログラム委員.

学会大会・会議・シンポジウム等における役割

2023.09.26～2023.09.27, 生理研研究会, chair.

2022.09.07～2022.09.07, 生理研研究会, chair.

2020.09.17～2020.09.18, 生理研研究会, chair.

2019.03～2019.03.01, Federation of the Asian and Oceanian Physiological Societies Congress , organizer, chair.

2019.09～2019.09, 生理研研究会, 座長.

2017.10.12～2017.10.12, 生理研研究会, オーガナイザー、座長.

2015.11.06～2015.11.06, International symposium Memory Dynamism, chair.

2012.06.14～2012.06.15, 生理研研究会, オーガナイザー、座長.

学会誌・雑誌・著書の編集への参加状況

2019.09, Molecular Brain, 国際, 編集委員.

2014.07, Frontiers in Molecular Neuroscience, 国際, 編集委員.

その他の研究活動

海外渡航状況, 海外での教育研究歴

The Scripps Research Institute, UnitedStatesofAmerica, 2003.04～2008.03.

研究資金

科学研究費補助金の採択状況(文部科学省、日本学術振興会)

2021年度～2024年度, 基盤研究(B), 代表, 記憶の獲得と想起で個別に働く神経基盤の解析.

2020年度～2023年度, 基盤研究(C), 分担, 自発的な内部ダイナミクスを利用する柔軟で効率的な時系列学習アルゴリズムの実現.

2018年度～2020年度, 基盤研究(B), 代表, 記憶痕跡細胞集団の分子・活動特性の解明.

2018年度～2019年度, 挑戦的研究（萌芽）, 代表, 脳活動状態選択的な機能的神経回路の網羅的同定と活動操作を行うマウスシステムの開発.

2017年度～2019年度, 基盤研究(C), 分担, 内的なゆらぎを駆動力とする効率的な学習システムの構築.

2015年度～2016年度, 挑戦的萌芽研究, 代表, 記憶を担う神経アンサンブルの領域間相互作用の解析.

2013年度～2018年度, 新学術領域研究, 代表, 記憶情報を担う細胞集団の時空間的変化の解析.

2013年度～2014年度, 新学術領域研究, 代表, 記憶メゾ回路の領域間相互作用の解析.

2012年度～2014年度, 若手研究(A), 代表, 機能的細胞集団の活動と記憶の因果関係の解明.

2011年度～2012年度, 新学術領域研究, 代表, 記憶情報の読み出し制御を担う神経回路の同定と解析.

2009年度～2010年度, 新学術領域研究, 代表, 記憶の形成と想起に関与する神経回路の可視化と解析.

2009年度～2011年度, 若手研究(A), 代表, 記憶学習に関与する神経回路の可視化とシナプスにおける変化の解析.

2008年度～2009年度, 若手研究(スタートアップ), 代表, 記憶学習時におけるAMPA受容体の動態解析.

競争的資金(受託研究を含む)の採択状況

2011年度～2015年度, 脳プロ, 分担, 情動の制御機構を解明するための神経情報基盤の構築.

2011年度～2014年度, JSTさきがけ, 代表, 個々の記憶情報をコードする神経回路の解析と制御.

寄附金の受入状況

2022年度, 武田科学振興財団　生命科学研究助成.

2021年度, 小林財団　研究助成.

2017年度, 内藤記念科学奨励金.

2011年度, 武田科学振興財団継続助成.

2010年度, ブレインサイエンス振興財団研究助成.

2009年度, 武田科学振興財団医学系研究奨励.

2008年度, 内藤記念科学奨励金.

2008年度, 上原記念研究奨励金.

九大関連コンテンツ

pure2017年10月2日から、「九州大学研究者情報」を補完するデータベースとして、Elsevier社の「Pure」による研究業績の公開を開始しました。

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