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所属 |
大学院理工学研究科 生命科学専攻 生命科学コース |
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生年 |
1981年 |
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研究室住所 |
〒010-8502 秋田市手形学園町1-1 |
山方 恒宏 (ヤマガタ ノブヒロ)
YAMAGATA Nobuhiro
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出身大学院 【 表示 ／ 非表示 】
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2005年04月-2008年09月
東北大学 生命科学研究科 博士後期課程 修了
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2003年04月-2005年03月
東北大学 生命科学研究科 博士前期課程 修了
留学履歴 【 表示 ／ 非表示 】
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2021年05月-2022年05月
アイオワ大学 客員准教授
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2013年03月-2013年09月
マックスプランク神経生物学研究所 日本学術振興会海外特別研究員
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2010年08月-2013年02月
マックスプランク神経生物学研究所 フンボルトポスドクフェロー
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2009年01月-2010年07月
トゥールーズ III - ポール・サバティエ大学 Fyssenポスドクフェロー
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2005年07月-2008年07月
ベルリン自由大学 DAAD交換留学生
職務経歴（学外） 【 表示 ／ 非表示 】
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2018年04月-2023年03月
東北大学 大学院生命科学研究科 准教授
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2013年10月-2018年03月
東北大学 大学院生命科学研究科 助教
研究分野 【 表示 ／ 非表示 】
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ライフサイエンス / 神経科学一般
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ライフサイエンス / 認知脳科学
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ライフサイエンス / 動物生理化学、生理学、行動学
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ライフサイエンス / 神経科学一般 / 学習、記憶、報酬、ドーパミン
研究等業績 【 表示 ／ 非表示 】
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Aroma nudges in bugs: Sensory perception and memory in insects
Mizunami M, Yamagata N
Current Opinion in Insect Science ( Elsevier ) 61 ( 101165 ) 2024年01月 [査読有り]
研究論文（学術雑誌） 国内共著
Insects are truly remarkable creatures that have evolved highly advanced sensory systems to thrive in diverse environments. From their keen sense of vision to their sophisticated olfactory, gustatory, and auditory abilities, insects possess an exceptional range of sensory skills that allow them to detect, locate, and respond to the world around them. Recent research has uncovered fascinating examples of these abilities, such as the newly discovered capability of cockroaches [1] and flies [2] to detect the spatial distribution of odors. Moreover, insects like fruit flies, honeybees, and crickets exhibit extraordinary learning and memory capabilities that enable them to adapt to ever-changing environments. By studying the neural network mechanisms of learning and memory in fruit flies, we can gain invaluable insights into how these systems work at the single-neuron level 3, 4. Additionally, insect studies can provide crucial information on the adaptive significance of learning and memory [5], which is a vital area of research in ecology and evolutionary biology. In this section, we will delve into the latest breakthroughs in studying olfactory perceptions, learning, and memory in insects.
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Nutrient responding peptide hormone CCHamide-2 consolidates appetitive memory
Yamagata N, Imanishi Y, Wu H, Kondo S, Sano H, Tanimoto H.
Frontiers in Behavioral Neuroscience ( Frontiers in Behavioral Neuroscience ) 16 986064 - 986064 2022年10月 [査読有り]
研究論文（学術雑誌） 国内共著
CCHamide-2 (CCHa2) is a protostome excitatory peptide ortholog known for various arthropod species. In fruit flies, CCHa2 plays a crucial role in the endocrine system, allowing peripheral tissue to communicate with the central nervous system to ensure proper development and the maintenance of energy homeostasis. Since the formation of odor-sugar associative long-term memory (LTM) depends on the nutrient status in an animal, CCHa2 may play an essential role in linking memory and metabolic systems. Here we show that CCHa2 signals are important for consolidating appetitive memory by acting on the rewarding dopamine neurons. Genetic disruption of CCHa2 using mutant strains abolished appetitive LTM but not short-term memory (STM). A post-learning thermal suppression of CCHa2 expressing cells impaired LTM. In contrast, a post-learning thermal activation of CCHa2 cells stabilized STM induced by non-nutritious sugar into LTM. The receptor of CCHa2, CCHa2-R, was expressed in a subset of dopamine neurons that mediate reward for LTM. In accordance, the receptor expression in these dopamine neurons was required for LTM specifically. We thus concluded that CCHa2 conveys a sugar nutrient signal to the dopamine neurons for memory consolidation. Our finding establishes a direct interplay between brain reward and the putative endocrine system for long-term energy homeostasis.
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Presynaptic inhibition of dopamine neurons controls optimistic bias
Yamagata N, Ezaki T, Takahashi T, Wu H, Tanimoto H.
eLife ( eLife ) 10 2021年06月 [査読有り]
研究論文（学術雑誌） 国内共著
Regulation of reward signaling in the brain is critical for appropriate judgement of the environment and self. In <italic>Drosophila</italic>, the protocerebral anterior medial (PAM) cluster dopamine neurons mediate reward signals. Here, we show that localized inhibitory input to the presynaptic terminals of the PAM neurons titrates olfactory reward memory and controls memory specificity. The inhibitory regulation was mediated by metabotropic gamma-aminobutyric acid (GABA) receptors clustered in presynaptic microdomain of the PAM boutons. Cell type-specific silencing the GABA receptors enhanced memory by augmenting internal reward signals. Strikingly, the disruption of GABA signaling reduced memory specificity to the rewarded odor by changing local odor representations in the presynaptic terminals of the PAM neurons. The inhibitory microcircuit of the dopamine neurons is thus crucial for both reward values and memory specificity. Maladaptive presynaptic regulation causes optimistic cognitive bias.
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Mushroom body output differentiates memory processes and distinct memory-guided behaviors
Ichinose T, Kanno M, Wu H, Yamagata N, Sun H, Abe A, Tanimoto H.
Current Biology ( Current Biology ) 31 ( 6 ) 1294 - 1302.e4 2021年03月 [査読有り]
研究論文（学術雑誌） 国内共著
The mushroom body (MB) of Drosophila melanogaster has multiple functions in controlling memory and behavior.1-9 However, circuit mechanisms that generate this functional diversity are largely unclear. Here, we systematically probed the behavioral contribution of each type of MB output neuron (MBON) by blocking during acquisition, retention, or retrieval of reward or punishment memories. We evaluated the contribution using two conditioned responses: memory-guided odor choice and odor source attraction. Quantitative analysis revealed that these conditioned odor responses are controlled by different sets of MBONs. We found that the valence of memory, rather than the transition of memory steps, has a larger impact on the patterns of required MBONs. Moreover, we found that the glutamatergic MBONs forming recurrent circuits commonly contribute to appetitive memory acquisition, suggesting a pivotal role of this circuit motif for reward processing. Our results provide principles how the MB output circuit processes associative memories of different valence and controls distinct memory-guided behaviors.
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Kondo S, Takahashi T, Yamagata N, Imanishi Y, Katow H, Hiramatsu S, Lynn K, Abe A, Kumaraswamy A, Tanimoto H.
Cell Reports ( Cell Reports ) 30 ( 1 ) 284 - 297.e5 2020年01月 [査読有り]
研究論文（学術雑誌） 国際共著
Neurotransmitters often have multiple receptors that induce distinct responses in receiving cells. Expression and localization of neurotransmitter receptors in individual neurons are therefore critical for understanding the operation of neural circuits. Here we describe a comprehensive library of reporter strains in which a convertible T2A-GAL4 cassette is inserted into endogenous neurotransmitter receptor genes of Drosophila. Using this library, we profile the expression of 75 neurotransmitter receptors in the brain. Cluster analysis reveals neurochemical segmentation of the brain, distinguishing higher brain centers from the rest. By recombinase-mediated cassette exchange, we convert T2A-GAL4 into split-GFP and Tango to visualize subcellular localization and activation of dopamine receptors in specific cell types. This reveals striking differences in their subcellular localization, which may underlie the distinct cellular responses to dopamine in different behavioral contexts. Our resources thus provide a versatile toolkit for dissecting the cellular organization and function of neurotransmitter systems in the fly brain.
◆原著論文【 表示 ／ 非表示 】
科研費（文科省・学振）獲得実績 【 表示 ／ 非表示 】
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楽観的ステートを創る価値評価系ドーパミン神経群の局所回路作動と生態的文脈
基盤研究(C)
研究期間: 2024年04月 - 2027年03月 代表者: 山方恒宏
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極限睡眠リズムに対するトランスラトーム応答と神経シグナルの同定
国際共同研究加速基金(国際共同研究強化(B))
研究期間: 2022年10月 - 2026年03月
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逃避行動のコマンドニューロンにおける軸索起始部の可塑性メカニズム
国際共同研究加速基金(国際共同研究強化(A))
研究期間: 2020年 - 2024年 代表者: 山方 恒宏
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ドーパミン機能の多様性を生む受容体発現様式
若手研究(A)
研究期間: 2017年04月 - 2020年03月 代表者: 山方 恒宏
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単一脳構造からの多様な機能発現メカニズムの解明
挑戦的萌芽研究
研究期間: 2015年04月 - 2017年03月 代表者: 谷本 拓, 山方 恒宏, 市之瀬 敏晴
その他競争的資金獲得実績 【 表示 ／ 非表示 】
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ニコチン欲求と嗜癖を繋ぐ報酬系ドーパミンシナプスの可塑性メカニズム
提供機関: 喫煙科学研究財団 一般研究助成
研究期間： 2024年04月 - 2027年03月 代表者: 山方恒宏
資金支給機関区分：その他
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ショ糖忌避記憶の形成因となる飽食シグナル作用機序の解明
提供機関: ロッテ財団 奨励研究助成
研究期間： 2024年04月 - 2027年03月 代表者: 山方恒宏
資金支給機関区分：その他
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報酬系を起点とするリスク過小評価のドーパミンネットワーク動態
提供機関: 内藤記念科学振興財団 内藤記念科学奨励金・研究助成
研究期間： 2023年12月 - 2026年12月 代表者: 山方恒宏
資金支給機関区分：その他
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腸内細菌叢を起点とする記憶長期化プロセスの制御機構の理解
提供機関: ヤクルト・バイオサイエンス研究財団 一般研究助成
研究期間： 2023年04月 - 2024年04月
資金支給機関区分：その他
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ドーパミン神経終末における匂い表象のシナプスメカニズム
提供機関: 武田科学振興財団 ライフサイエンス研究助成
研究期間： 2021年09月 - 2024年05月 代表者: 山方 恒宏
資金支給機関区分：その他
学会等発表 【 表示 ／ 非表示 】
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Presynaptic nicotinic receptor in dopamine terminals mediates learned odor choice
Yamagata N, Ichikawa R, Takahashi N, Abe A, Katayama N, Tanimoto H
Asia Pacific Drosophila Neurobiology Conference 3 (APDNC3) 2024年02月 - 2024年02月
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Nicotinic acetylcholine receptor in dopamine neurons regulates learned odor choice
Yamagata N, Ichikawa R, Takahashi N, Abe A, Katayama N, Tanimoto H
日本比較生理生化学会 第45回大阪大会 2023年12月 - 2023年12月
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学習依存的な匂い選択行動におけるドーパミン プレシナプスのニコチン受容体機能
山方恒宏, 市川梨乃, 阿部綾子, 片山統裕, 谷本拓
日本動物学会 第94回 山形大会 2023年09月 - 2023年09月
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Presynaptic nicotinic receptor in dopamine neurons mediates learned odor choice
Yamagata N, Ichikawa R, Takahashi N, Abe A, Katayama N, Tanimoto H
第46回日本神経科学大会 2023年08月 - 2023年08月
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Regulation of dopamine neurons for proper valuation
Nobuhiro Yamagata [招待有り]
26th International Congress of Entomology Helsinki, Finland 2022年07月 - 2022年07月