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大脳皮質神経回路の自己組織化における調整因子としての抑制回路の解明

Research Project

Project/Area Number 20019036
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas

Allocation TypeSingle-year Grants
Review Section Biological Sciences
Research InstitutionThe Institute of Physical and Chemical Research

Principal Investigator

姜 時友  The Institute of Physical and Chemical Research, 脳回路機能理論研究チーム, 研究員 (40415138)

Project Period (FY) 2008 – 2009
Project Status Completed (Fiscal Year 2009)
Budget Amount *help
¥2,000,000 (Direct Cost: ¥2,000,000)
Fiscal Year 2009: ¥800,000 (Direct Cost: ¥800,000)
Fiscal Year 2008: ¥1,200,000 (Direct Cost: ¥1,200,000)
Keywords大脳皮質 / 一次視覚野 / 臨界期 / 眼優位性 / 理論モデル / 回路シミュレーション / 抑制回路 / シナプス可塑性 / 計算論的神経科学 / 海馬 / 再帰結合回路 / スパイクタイミング依存可塑性 / 自己組織化 / 抑制
Research Abstract

本研究課題は、皮質神経回路の入力応答特性と自己組織化における抑制回路の動的な役割を明らかにすることを目的としており、当該年度は主に、CRESTの矢崎陽子博士、ハーバード大のヘンシュ貴雄博士らとともに視覚野局所回路に関する研究を行った。両博士は、マウス一次視覚野両眼性領域の興奮性細胞における生体内細胞内記録を行い、特に細胞内ピクロトキシン注入による抑制シナプスのオンオフ状態それぞれにおける活動を比較することによって、興奮性細胞の眼優位性活動に対する抑制回路の役割が、単眼遮蔽期間の長短に応じて動的に変化することを明らかにした。代表者は、その実験データに基づいた視覚野回路モデル研究を行うことによって、抑制回路の機能変化に必要となるシナプス結合強度を明らかにするとともに、複数タイプの回路モデル間比較から、眼優位性シフトを実現する局所回路の様式を明らかにした。具体的には、介在している抑制細胞への興奮性シナプスにおける可塑性が必要であることと、そのシナプス投射が両眼性であること、さらにはそれらシナプス強度の眼優位性が双方向的に変化する必要があることを明らかにした。実際に、矢崎博士による抑制細胞への生体内細胞内記録を通じて、抑制細胞の応答が両眼性であり、その眼優位性活動が双方向的に変化することが確認された。さらに研究代表者は、近年明らかになっている新皮質抑制細胞への興奮性シナプスにおけるスパイクタイミング依存可塑性と、長期遮蔽に伴ったシナプス減弱が組み合わさることによって、抑制細胞の双方向的な眼優位性シフトを実現できることを明らかにした。これらの結果は、臨界期可塑性のメカニズムに抑制回路の役割という視点から迫るものであり、弱視の治療などへの応用が期待されるものである。以上の研究成果は、国際学術誌を通じて誌上発表が行われた。

Report

(2 results)
  • 2009 Annual Research Report
  • 2008 Annual Research Report
  • Research Products

    (8 results)

All 2009 2008 Other

All Journal Article (2 results) (of which Peer Reviewed: 1 results) Presentation (5 results) Remarks (1 results)

  • [Journal Article] Bidirectional plasticity in fast-spiking GABA circuits by visual experience2009

    • Author(s)
      Yazaki-Sugiyama et al.
    • Journal Title

      Nature 462

      Pages: 1218-221

    • Related Report
      2009 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Formation of Cortical Cell Assemblies : Synaptic Plasticity and Beyond2008

    • Author(s)
      Tomoki Fukai, et al.
    • Journal Title

      Brain and Nerve(Review) 60

      Pages: 763-70

    • Related Report
      2008 Annual Research Report
  • [Presentation] Functional Changes Induced by Multiple Plasticity Rules in the Hippocampal Circuit : Simulation and Experiment2009

    • Author(s)
      Siu Kang
    • Organizer
      Organized Session "Brain Simulation" on the Asia Simulation Conference 2009
    • Place of Presentation
      立命館大学草津キャンパス@滋賀県草津市
    • Year and Date
      2009-10-09
    • Related Report
      2009 Annual Research Report
  • [Presentation] 大脳皮質神経回路の自己組織化における調整因子としての抑制回路の解明2009

    • Author(s)
      姜時友
    • Organizer
      平成21年度特定領域研究「統合脳」夏の班会議
    • Place of Presentation
      北海道厚生年金会館@北海道札幌市
    • Year and Date
      2009-08-10
    • Related Report
      2009 Annual Research Report
  • [Presentation] Multi-neuronal dynamics in rat neocortex and hippocampus during natural sleep2008

    • Author(s)
      Siu Kang, et al.
    • Organizer
      第31回日本神経科学大会
    • Place of Presentation
      東京国際フォーラム
    • Related Report
      2008 Annual Research Report
  • [Presentation] An accurate spike sorting algorithm and implementation to analyze higher order spike statistics2008

    • Author(s)
      Takashi Takekawa, et al.
    • Organizer
      第31回日本神経科学大会
    • Place of Presentation
      東京国際フォーラム
    • Related Report
      2008 Annual Research Report
  • [Presentation] 大脳皮質神経回路の自己組織化における調整因子としての抑制回路の解明2008

    • Author(s)
      姜 時友
    • Organizer
      平成20年度特定領域研究「統合脳」冬のシンポジウム
    • Place of Presentation
      学術総合センター
    • Related Report
      2008 Annual Research Report
  • [Remarks]

    • URL

      http://www.riken.jp/r-world/info/release/press/2009/091112_2/detail.html

    • Related Report
      2009 Annual Research Report

URL: 

Published: 2008-04-01   Modified: 2018-03-28  

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