学習と記憶：新皮質からの投射が記憶検索のトップダウン制御を仲介する

前頭前野から海馬へのトップダウン入力は、記憶の固定や検索、そして多くの精神疾患の病態生理に重要と考えられているが、そのような直接投射はまだ確認されておらず、その機能も明らかになっていない。今回、マウス前頭前野（主として前部帯状回；AC）から海馬（CA3域からCA1域）への単シナプス投射を初めて見いだし、この投射経路（AC–CAと呼ぶ）を光遺伝学的に操作することで文脈的な記憶検索を起こせることが分かった。この過程の回路機構を探るため、バーチャルリアリティー環境中で行動するマウスで、記憶検索中にAC–CA投射を刺激して起こる海馬神経活動を細胞レベルの分解能で観察する手段を開発して適用した。この手段を用いて、学習によって、CA2/CA3域に局所回路と高度に相関した疎なニューロン集団が現れること、また、同期的な集団活動が起こることが分かった。これらのニューロンはその後、記憶検索中にAC–CA経路によって優先的に動員される。これらの知見により、海馬内に疎に組まれた記憶検索機構があることが分かり、これは前頭前野からの直接的トップダウン入力によって作動し、突出した記憶表現のパターン化と保存に関与していると考えられる。

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