研究分野の概略

多様な社会性行動を司る神経ネットワークの機能を、オプトジェネティクスや神経生理学を駆使して解明しています。自閉症スペクトラムの病態解明や、「自我」を構成する神経メカニズムの理解へと繋がることを目指しています。

研究内容の紹介

光遺伝学による社会性行動を司る神経ネットワークの解析

私たちヒトを含めた社会を形成する動物は、集団内の他個体の事を記憶し、そのそれぞれの相手に対して、協調行動や敵対行動などを巧みに使い分けながら接する事で、適応的な社会を形成しています。当研究室では、他個体についての記憶、すなわち「社会性記憶」が海馬の腹側CA1領域にあることを発見し、更に、ある特定の社会性記憶を保持するニューロン集団の興奮を、オプトジェネティクス（光遺伝学）で制御することにより、記憶の人為的な書き換えに成功しました。現在は、記憶にどのように情動情報が付加されて、「好き」や「嫌い」といった、個体と個体の関係性構築のために必須の感情要素が生成されるのかを、神経科学的に解明しています。また、自閉症スペクトラム障害は社会性コミュニケーション能力に異常を示す精神疾患の一つですが、その神経メカニズムについては未知の点が非常に多く残っています。自閉症患者が社会性記憶にも障害を持つ事を足場に、病態原因の解明と新規な治療法の開発を目指しています。

リアルタイムで社会性行動を全自動トラッキングし、社会性記憶を定量します。また、行動実験中に、オプトジェネティクスを用いて標的の神経細胞や神経回路の活動をコントロールしたり、神経生理学的な手法で神経活動をモニタリングします。

最近の研究成果

「共感」する時の脳のはたらき　――自分と他者の情報を合わせ持つニューロンの発見――
「友達」を記憶する、海馬の神経活動パターン　〜なぜ自閉症は友達を記憶しづらいのか？〜
記憶を思い出すための神経回路を発見
－海馬の二つの局所回路が記憶の書き込みと想起を分担している－
海馬から大脳皮質への記憶の転送の新しい仕組みの発見
－記憶痕跡（エングラム）がサイレントからアクティブな状態またはその逆に移行することが重要－

論文一覧

  1. Ventral CA1 neurons store social memory.
    Okuyama T, Kitamura T, Roy DS, Itohara S, Tonegawa S.
    Science. 2016 Sep 30;353(6307):1536-1541.
  2. Sexual representation of social memory in the ventral CA1 neurons.
    Watarai A, Tao K, Okuyama T.
    bioRxiv. 2024. https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.04.01.587523v1
  3. The ventral hippocampus and nucleus accumbens underlie long-term social memory about female conspecifics in male mice.
    Watarai A, Ishida K, Okuyama T.
    bioRxiv. 2024. https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.01.08.574751v1
  4. Conditional knockout of Shank3 in the ventral CA1 by quantitative in vivo genome-editing impairs social memory in mice.
    Chung M, Imanaka K, Huang Z, Watarai A, Wang M, Tao K, Ejima H, Aida T, Feng G, Okuyama T.
    Nature Communications. 2024 in press
  5. Ventromedial prefrontal neurons represent self-states shaped by vicarious fear in male mice.
    Huang Z, Chung M, Tao K, Watarai A, Wang M, Ito H, Okuyama T.
    Nature communications. 2023 Jul 3;14(1):3458.
  6. Disrupted social memory ensembles in the ventral hippocampus underlie social amnesia in autism-associated Shank3 mutant mice.
    Tao K, Chung M, Watarai A, Huang Z, Wang M, Okuyama T.
    Molecular psychiatry. 2022 Apr;27(4):2095-2105.
  7. Locus coeruleus input to hippocampal CA3 drives single-trial learning of a novel context.
    Wagatsuma A, Okuyama T, Sun C, Smith L, Abe K, Tonegawa S.
    Proceedings of the National Academy of Sciences. 2018 Jan 9;115(2):E310-E316
  8. Distinct Neural Circuits for the Formation and Retrieval of Episodic Memories.
    Roy DS, Kitamura T, Okuyama T, Ogawa SK, Sun C, Obata Y, et al.
    Cell. 2017 Aug 24;170(5):1000-1012.e19.
  9. Engrams and circuits crucial for systems consolidation of a memory.
    Kitamura T, Ogawa SK, Roy DS, Okuyama T, Morrissey MD, Smith LM, et al.
    Science. 2017 Apr 7;356(6333):73-78.
  10. Social memory engram in the hippocampus.
    Okuyama T.
    Neuroscience Research. 2017 Jun 1. pii: S0168-0102(17)30186-4.
奥山　輝大　准教授
Teruhiro OKUYAMA
田尾　賢太郎　助教
Kentaro Tao
度会　晃行　特任助教
Akiyuki Watarai