私達の研究目的は、脳がどのように記憶を書き込み、長期的に維持し、そして読み出すのかを神経回路レベルで理解することです。

Thomas McHughThomas McHugh

Thomas McHugh, Ph.D.

神経回路・行動生理学研究チーム チームリーダー
thomas.mchugh [at] riken.jp

研究内容

行動する時、脳回路はどのように作用しているのか、それを理解することが脳科学の根本的な目標のひとつといえるでしょう。遺伝学研究の進化に伴い、システムや回路を含む複雑な問題に取り組む為にマウスが重要な役割りを果たしている昨今、当研究チームでは、海馬回路などで可塑性が記憶をどのように構築するのかを理解する事を目標とし、そのための新たなマウスの遺伝学的及び生理学的方法論を開発しつつ研究を行っています。新しいテクノロジーは遺伝学的、解剖学的に定義された一部のニューロンのシナプス伝達を任意に、かつ可逆的に不活化する事を可能にします。行動課題遂行中動物におけるニューロン活動の生理学的測定と組み合わせることで、これらの遺伝子操作動物は、神経回路と生理機能および行動を関連づける画期的なツールとなります。

研究主分野

研究関連分野

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主要論文

  1. Kazumasa Z. Tanaka, Hongshen He, Anupratap Tomar, Kazue Niisato, Arthur J. Y. Huang, Thomas J. McHugh.:
    "The hippocampal engram maps experience but not place"
    Science, Vol. 361, Issue 6400, pp. 392-397, 27 July 2018, DOI: 10.1126/science.aat5397
  2. Steven J. Middleton, Emily M. Kneller, Shuo Chen, Ikuo Ogiwara, Mauricio Montal, Kazuhiro Yamakawa and Thomas J. McHugh.:
    "Altered hippocampal replay is associated with memory impairment in mice heterozygous for the Scn2a gene"
    Nature Neuroscience, 04 June 2018; DOI: 10.1038/s41593-018-0163-8
  3. Shuo Chen, Adam Z. Weitemier, Xiao Zeng, Linmeng He, Xiyu Wang, Yanqiu Tao, Arthur J. Y. Huang, Yuki Hashimotodani, Masanobu Kano, Hirohide Iwasaki, Laxmi Kumar Parajuli, Shigeo Okabe, Daniel B. Loong Teh, Angelo H. All, Iku Tsutsui-Kimura, Kenji F. Tanaka, Xiaogang Liu, Thomas J. McHugh.:
    "Near-infrared deep brain stimulation via upconversion nanoparticle-mediated optogenetics"
    Science, Vol. 359, Issue 6376, pp. 679-684, 9 February 2018, DOI: 10.1126/science.aaq1144
  4. Boehringer R, Polygalov D, Huang AJY, Middleton SJ, Robert V, Wintzer ME, Piskorowski RA, Chevaleyre V, McHugh TJ.:
    "Chronic loss of CA2 transmission leads to hippocampal hyperexcitability."
    Neuron, 94(3):642-655. (2017), DOI: 10.1016/j.neuron.2017.04.014
  5. Middleton SJ and McHugh TJ.:
    "Silencing CA3 disrupts temporal coding in the CA1 Ensemble."
    Nature Neuroscience, 19(7): 945-951 (2016), DOI: 10.1038/nn.4311
  6. Miyamoto D, Hirai D, Fung CCA, Inutsuka A, Odagawa M, Suzuki T, Boehringer R, Adaikkan C, Matsubara C, Matsuki N, Fukai T, McHugh TJ, Yamanaka A, Murayama M.:
    "Top-Down Cortical Input during NREM Sleep Consolidates Perceptual Memory."
    Science, 352(6291): 1315-1318. (2016), DOI: 10.1126/science.aaf0902
  7. Yu LMY, Polygalov D, Wintzer ME, Chiang MC, McHugh TJ.:
    "CA3 synaptic silencing attenuates kainic acid induced seizures and hippocampal network oscillations."
    eNeuro, 3(1) (2016), DOI:10.1523/ENEURO.0003-16.2016
  8. Chinnakkaruppan, A., Wintzer, M.E., McHugh, T.J*., and Rosenblum, K*.:
    "Differential contribution of hippocampal subfields to components of associative taste learning."
    J. Neurosci. 34(33):11007-15 (2014) * Co-senior authors., DOI: 10.1523/JNEUROSCI.0956-14.2014
  9. Wintzer, M.E., Boehringer, R., Polygalov, D., and McHugh, T.J.:
    "The hippocampal CA2 ensemble is sensitive to contextual change."
    J Neurosci. 34(8):3056-66 (2014), DOI: 10.1523/JNEUROSCI.2563-13.2014
  10. McHugh, T.J.*, Jones, M.W.*, Quinn, J.J., Balthasar, N., Coppari, R., Elmquist, J.K., Lowell, B.B., Fanselow, M.S., Wilson, M.A., and Tonegawa, S.:
    "Dentate gyrus NMDA receptors mediate rapid pattern separation in the hippocampal network."
    Science. 317(5834):94-9 (2007) * These authors contributed equally., DOI: 10.1126/science.1140263