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海馬ニューロンの自発的可塑性の究明

Research Project

Project/Area Number 11J10930
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section国内
Research Field Neuroscience in general
Research InstitutionThe University of Tokyo

Principal Investigator

石川 大介  東京大学, 大学院薬学系研究科, 特別研究員(DC1)

Project Period (FY) 2011 – 2013
Project Status Completed (Fiscal Year 2013)
Budget Amount *help
¥1,900,000 (Direct Cost: ¥1,900,000)
Fiscal Year 2013: ¥600,000 (Direct Cost: ¥600,000)
Fiscal Year 2012: ¥600,000 (Direct Cost: ¥600,000)
Fiscal Year 2011: ¥700,000 (Direct Cost: ¥700,000)
Keywordsパッチクランプ記録 / 海馬 / 報酬 / オペラント学習
Research Abstract

私は、当初のテーマであった「自発的可塑性の誘発ルール」が生体動物の神経回路でどのようなタイミングで、およびどのようなメカニズムで生じるかを検証している。昨年度には、マウスが海馬に特有の「リップル波(またはそれに付随した神経活動)の出現」と直後の「報酬」との連合性を、15分以内という短時間で学習できることを見出し、神経メカニズムまで明らかにした。
今年度で私は、以下の6点を明らかにするとともに、これまでのデータの例数を十分に揃え、神経科学の専門雑誌に投稿し、改訂中である。
1)海馬の神経活動(HFB)は上方だけでなく、下方制御もされること
2)海馬以外の脳領域(内側前頭皮質)の神経活動(sEPSCSs_<supra>)では、強化されないこと
3)ウレタン麻酔下マウスでは強化されないこと
4)ドパミンD_1受容体阻害下マウスでは強化されないこと
5)急性ストレス下のマウスでは強化されず、抗うつ薬の投与により回復すること
6)ドパミンD_2受容体の阻害薬により、強化が障碍されること
これらの結果より、1)海馬の神経活動は双方向に自己制御可能であること、2)海馬に特異的な神経活動に対して選択的に制御可能であること、3-6)マウスが内的な意図、モチベーションを介して、HFBを強化していることが示唆された。本研究は、従来の可塑性のルールを凌駕した、マウスの海馬神経回路の自発的な可塑的変化を示唆するものである。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

1: Research has progressed more than it was originally planned.

Reason

計画達成だけでなく、論文投稿、改訂まで進捗しているため。

Strategy for Future Research Activity

従来の研究計画にあったミクロなレベル(神経回路)での可塑性だけでなく、それに付随したマクロなレベル(行動)の変化も観察することで、神経回路の変化がどのように行動の変化を及ぼすかを検討する必要がある。

Report

(3 results)
  • 2013 Annual Research Report
  • 2012 Annual Research Report
  • 2011 Annual Research Report
  • Research Products

    (18 results)

All 2014 2013 2012 2011

All Journal Article (6 results) (of which Peer Reviewed: 6 results) Presentation (12 results)

  • [Journal Article] Operant Conditioning of Synaptic and Spiking Activity Patterns in Single Hippocampal Neurons2014

    • Author(s)
      Ishikawa D. ; Matsumoto N. ; Sakaguchi T. ; Matsuki N. ; Ikegaya Y.
    • Journal Title

      Journal of Neurosciencea誌

      Volume: 9(5) Issue: 14 Pages: 5044-5053

    • DOI

      10.1523/jneurosci.5298-13.2014

    • Related Report
      2013 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Inter-pyramid spike transmission stabilizes the sparseness of recurrent network activity2013

    • Author(s)
      Y.Ikegaya, T.Sasaki, D.Ishikawa, N.Honma, K.Tao, G.Minamisawa, N.Takahashi, S.Ujita, N.Matsuki
    • Journal Title

      Cerebral Cortex

      Volume: (in press) Issue: 2 Pages: 293-304

    • DOI

      10.1093/cercor/bhs006

    • Related Report
      2012 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Normal learning ability of mice with a surgically exposed hippocampus2012

    • Author(s)
      Sakaguchi, Ishikawa, ら
    • Journal Title

      Neuroreport

      Volume: 23 Issue: 7 Pages: 457-461

    • DOI

      10.1097/wnr.0b013e32835375b6

    • Related Report
      2012 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Muscarinic receptor activation disrupts sharp wave ripples.2012

    • Author(s)
      Norimoto, H., Mizunuma. M., Ishikawa, D., Matsuki, N., Ikegaya, Y.
    • Journal Title

      Brain Research

      Volume: 1461 Pages: 1-9

    • DOI

      10.1016/j.brainres.2012.04.037

    • Related Report
      2012 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Interpyramid Spike Transmission Stabilizes the Sparseness of Recurrent Network Activity2012

    • Author(s)
      Ikegaya Y, Sasaki T, Ishikawa D, Honma N, Tao K, Takahashi N, Minamisawa G, Ujita S, Matsuki N.(equally contributed)
    • Journal Title

      Cerebral Cortex

      Volume: (in press)

    • Related Report
      2011 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Normal learning ability of mice with surgically exposed hippocampus2012

    • Author(s)
      Sakaguchi T, Ishikawa D, Nomura H, Matsuki N, Ikegaya Y
    • Journal Title

      NeuroReport

      Volume: (in press)

    • Related Report
      2011 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 海馬シナプス活動の自己制御2014

    • Author(s)
      石川大介、松本信圭、坂口哲也、松木則夫、池谷裕二
    • Organizer
      日本薬学会第134回年会
    • Place of Presentation
      熊本市総合体育館(熊本県)
    • Year and Date
      2014-03-30
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] 聴覚刺激に対する海馬神経細胞の過分極応答2014

    • Author(s)
      阿部麗美、坂口哲也、石川大介、松本信圭、松木則夫、池谷裕二
    • Organizer
      日本薬学会第134回年会
    • Place of Presentation
      熊本市総合体育館(熊本県)
    • Year and Date
      2014-03-30
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] Volitional Control of Hippocampal Synapses2013

    • Author(s)
      Ishikawa D. ; Matsuki N. ; Ikegaya Y.
    • Organizer
      Neuroscience 2013, Society for Neuroscience
    • Place of Presentation
      サンディエゴ(米国)
    • Year and Date
      2013-11-09
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] 海馬シナプス活動の随意的活性化2013

    • Author(s)
      石川大介、松木則夫、池谷裕二
    • Organizer
      第36回日本神経科学会
    • Place of Presentation
      国立京都国際会館(京都府)
    • Year and Date
      2013-06-22
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] 海馬の露出処置はマウスの学習能力に影響を与えない2012

    • Author(s)
      坂口哲也、石川大介, ら
    • Organizer
      第35回日本神経科学会
    • Place of Presentation
      名古屋市
    • Year and Date
      2012-09-20
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] 報酬による海馬ニューロンへのシナプス入力の自己制御2012

    • Author(s)
      石川大介, ら
    • Organizer
      第35回日本神経科学会
    • Place of Presentation
      名古屋市
    • Year and Date
      2012-09-19
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] Reward-Based Learning For Patterning Hippocampal Synaptic Inputs2012

    • Author(s)
      Ishikawa, ら
    • Organizer
      8th FENS Forum of Neuroscience
    • Place of Presentation
      バルセロナ(スペイン)
    • Year and Date
      2012-07-17
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] 単離海馬におけるシータ波2011

    • Author(s)
      Ishikawa, D., Matsuki N., Ikegaya, Y.
    • Organizer
      第11回東京大学生命科学シンポジウム
    • Place of Presentation
      東京東京大学
    • Year and Date
      2011-06-04
    • Related Report
      2011 Annual Research Report
  • [Presentation] Theta oscillations in the isolated hippocampus2011

    • Author(s)
      Ishikawa, D., Matsuki N., Ikegaya, Y.
    • Organizer
      第34回日本神経科学大会
    • Place of Presentation
      横浜パシフィコ横浜
    • Related Report
      2011 Annual Research Report
  • [Presentation] ムスカリン作動性神経系によるSharp Wave-Ripple発生調節機構の解明2011

    • Author(s)
      Norimoto, H., Ishikawa, D., Mizunuma, M., Matsuki N., Ikegaya, Y.
    • Organizer
      第20回海馬と高次脳機能学会
    • Place of Presentation
      金沢湯涌(ゆわく)創作の森
    • Related Report
      2011 Annual Research Report
  • [Presentation] Muscarinic modulation of self oscillations in hippocampal networks in vitro2011

    • Author(s)
      Norimoto, H., Ishikawa, D., Mizunuma, M., Matsuki N., Ikegaya, Y.
    • Organizer
      The 8th Cutting edge in the synapse research
    • Place of Presentation
      岡崎生理学研究所
    • Related Report
      2011 Annual Research Report
  • [Presentation] Mechanisms of theta oscillations in in toto hippocampal preparations2011

    • Author(s)
      Ishikawa, D., Matsuki N., Ikegaya, Y.
    • Organizer
      8th WORLD CONGRESS OF IBRO
    • Place of Presentation
      イタリア フィレンツェ
    • Related Report
      2011 Annual Research Report

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Published: 2011-12-12   Modified: 2024-03-26  

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