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発現遺伝子と細胞動態の相関情報から探る細胞集団の同期的活動生起と崩壊の統合的理解

Publicly Offered Research

Project AreaThe study on the neural dynamics for understanding communication in terms of complex hetero systems
Project/Area Number 22120508
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)

Allocation TypeSingle-year Grants
Review Section Complex systems
Research InstitutionOsaka University

Principal Investigator

舘野 高  Osaka University, 基礎工学研究科, 准教授 (00314401)

Project Period (FY) 2010 – 2011
Project Status Completed (Fiscal Year 2011)
Budget Amount *help
¥12,480,000 (Direct Cost: ¥9,600,000、Indirect Cost: ¥2,880,000)
Fiscal Year 2011: ¥6,240,000 (Direct Cost: ¥4,800,000、Indirect Cost: ¥1,440,000)
Fiscal Year 2010: ¥6,240,000 (Direct Cost: ¥4,800,000、Indirect Cost: ¥1,440,000)
Keywords細胞動態 / 同期振動 / 発現遺伝子 / 神経活動
Research Abstract

認知科学では神経回路網の詳細を簡略化した巨視的なモデルが主に利用される.しかし,細胞や分子の微視的モデルと巨視的モデルの中間に位置するメゾスコピックなモデルに対して,上下の階層を神経細胞の特徴と回路網の構造を加味して連結しようとする試みは未だ少ない.従来からメゾスコピックな振動現象を扱う標準モデルとして,周期振動の位相縮約表現である位相方程式の結合子系が用いられてきた.しかし,海馬や大脳皮質などの一部の脳部位を除いては,位相方程式に細胞の詳細な特徴を加味して,マクロなモデルとして組み上げた研究は少ない.そこで,本研究課題では,このようなモデルの基礎となる位相方程式の位相反応曲線とよばれる特徴を脳の各部位で実験的に詳細に調べた.生後2週間前後のラット脳切片を用いて中脳黒質と腹側被蓋野のドーパミン(DA)細胞の位相応答曲線を推定した.その結果,位相進み・遅れのある2相性の曲線が得られた.また,hyperpolarization activated cyclic nucleotide-gated(HCN)チェネルを阻害すると,位相進みのみを有する1相性の曲線が得られた.次に,DA細胞のコンダクタンスベースモデルを用いて位相応答曲線を数値的に計算した.この結果は実験によって実際に計測して得られた曲線と定性的に類似していた.また,電気シナプスで結ばれた結合系の膜応答合成関数を数値計算した.その結果から,HCNチャネルのコンダクタンスの増大と伴に,位相同期は安定化することが判明した.この結果は,HCNチャネルが発達に伴う同期的活動変化に重要な役割を果たしていることを示唆している.

Report

(1 results)
  • 2010 Annual Research Report
  • Research Products

    (6 results)

All 2011 2010

All Journal Article (4 results) (of which Peer Reviewed: 4 results) Presentation (2 results)

  • [Journal Article] 中脳ドーパミン細胞における形態発達の特徴と受動的膜モデルの一構成法2011

    • Author(s)
      舘野高
    • Journal Title

      電気学会誌C, IEE Japan Transactions on Electronics, In formation and Systems

      Volume: 131 Pages: 50-55

    • NAID

      10027636615

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  • [Journal Article] A small-conductance Ca^<2+>-dependent K^+ current regulates dopamine neuron activity : a combined approach of dynamic current clamping and intracellular imaging of calcium signals2010

    • Author(s)
      T.Tateno
    • Journal Title

      NeuroReport

      Volume: 21 Pages: 667-674

    • Related Report
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    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Synchronization of firing in cortical fast-spiking interneurons at gamma frequencies : a phase-resetting analysis2010

    • Author(s)
      N.W.Gouwens, H.Zeberg, K.Tsumoto, T.Tateno, K.Aihara, H.P.C Robinson
    • Journal Title

      PLoS Computational Biology

      Volume: 6 Pages: 1-13

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    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Culturing neurons on MEMS fabricated P(VDF-TrFE) films for implantable artificial cochlea2010

    • Author(s)
      H.Shintaku, T.Tateno, N.Tsuchioka, H.Tanujaya, T.Nakagawa, J.Ito, S.Kawano
    • Journal Title

      Journal of Biomechanical Science and Engineering

      Volume: 5 Pages: 229-235

    • NAID

      130000252220

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    • Peer Reviewed
  • [Presentation] Analysis of ethanol effects on hyperpolarization-activated cation current in rat do pamine neurons and its influence to midbrain local circuits2010

    • Author(s)
      T.Tateno
    • Organizer
      40^<th> Annual Meeting of Society of Neuroscience
    • Place of Presentation
      San Diego, USA
    • Year and Date
      2010-11-13
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  • [Presentation] Computational modeling of molecular networks underlying postsynaptic plasticity in striatal medium spiny neurons2010

    • Author(s)
      Y.Inui, T.Tateno
    • Organizer
      7^<th> Forum of European Neuroscience
    • Place of Presentation
      Amsterdam, Netherlands
    • Year and Date
      2010-07-05
    • Related Report
      2010 Annual Research Report

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Published: 2010-08-23   Modified: 2018-03-28  

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