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神経リズム中に誘導されるダイナミカルセルアセンブリの実験的検証

Publicly Offered Research

Project AreaThe study on the neural dynamics for understanding communication in terms of complex hetero systems
Project/Area Number 24120712
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 InstitutionKyushu Institute of Technology

Principal Investigator

夏目 季代久  九州工業大学, 生命体工学研究科(研究院), 教授 (30231492)

Project Period (FY) 2012-04-01 – 2014-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2013)
Budget Amount *help
¥9,360,000 (Direct Cost: ¥7,200,000、Indirect Cost: ¥2,160,000)
Fiscal Year 2013: ¥2,990,000 (Direct Cost: ¥2,300,000、Indirect Cost: ¥690,000)
Fiscal Year 2012: ¥6,370,000 (Direct Cost: ¥4,900,000、Indirect Cost: ¥1,470,000)
Keywords記憶情報処理 / 海馬スライス / セルアセンブリ / カルバコール / θ波 / 多点電極 / 時空間パターン / 神経情報学 / β波 / 記憶想起 / てんかん波
Research Abstract

個体間コミュニケーションにとって記憶過程は重要な機能である。本研究はコミュニケーション神経情報学にとって必要なダイナミカルな記憶情報処理過程の解明を目的とする。記憶学習の脳内表象として、複数の神経細胞集団の発火が関わるセルアセンブリ(CA)が考えられている。一般的にCAは時間的に一過的な発火が見られるだけであるが、1996年に、提案されたダイナミカルセルアセンブリ(DCA)は時空間パターンを持つ。しかし、まだ実験的にその存在は証明されていない。脳内海馬では、記憶埋め込み過程に関わっているθ波が観察される。
研究代表者は、これまでアセチルコリン作動薬であるカルバコールを海馬スライスに投与するとθ波が誘導される事を明らかにした。また脱抑制剤であるピクロトキシンをスライスに投与すると、てんかん波が誘導される事を確認した。さらに、ピクロトキシンで誘導したてんかん波にカルバコールを加えると、てんかん波が抑制され、θ波になる事を明らかにしてきた。
今年度、θ波誘導中の海馬神経発火の時空間パターンを測定した。その結果、θ波の1周期内で、神経同期発火による小規模なクラスターが伝搬する現象が観察された。この伝搬は安定しており、発生するθ波中、常に観察できた。一方記憶が阻害されるてんかん波中、同期発火する神経細胞クラスターの空間的範囲(大きさ)はθ波に比べ非常に大きかった。また瞬時に同期的なクラスターが形成された。この事はθ波発生中、神経同期発火の、伝搬するクラスターが海馬神経回路内に誘導され、外界入力刺激と連合する事で空間的なシナプス荷重に変換され、その結果、刺激を表象するDCAが海馬内に形成される可能性が示唆される。

Current Status of Research Progress
Reason

25年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

25年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(2 results)
  • 2013 Annual Research Report
  • 2012 Annual Research Report
  • Research Products

    (12 results)

All 2014 2013 2012

All Journal Article (3 results) (of which Peer Reviewed: 2 results) Presentation (9 results)

  • [Journal Article] Circadian rhythm modulates long-term potentiation induced at CA1 in rat hippocampal slices2014

    • Author(s)
      Hiroki Nakatsuka,Kiyohisa Natsume
    • Journal Title

      Neurosci. Res.

      Volume: 印刷中 Pages: 1-9

    • DOI

      10.1016/j.neures.2013.12.007

    • Related Report
      2013 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] 脳内で観察される周波数の異なる神経振動2013

    • Author(s)
      夏目季代久、中司弘樹
    • Journal Title

      日本神経回路学会誌

      Volume: Vol.20(1) Pages: 3-6

    • NAID

      10031163973

    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Journal Article] Phase dependency of long-term potentiation induction during the intermittent bursts of carbachol-induced β oscillation in rat hippocampal slices2012

    • Author(s)
      Motoshi Nishimura, Hiroki Nakatsuka and Kiyohisa Natsume
    • Journal Title

      BIOPHYSICS

      Volume: 8 Issue: 0 Pages: 173-181

    • DOI

      10.2142/biophysics.8.173

    • NAID

      130003310840

    • ISSN
      1349-2942
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] Synaptic plasticity has light-dark differences in rat hippocampal slices2014

    • Author(s)
      Hiroki Nakatsuka and Kiyohisa Natsume
    • Organizer
      BMIRC2014
    • Place of Presentation
      福岡
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] Carbachol-induced neuronal oscillation in rat hippocampal slices and temperature2013

    • Author(s)
      Itsuki Kageyama, and Kiyohisa Natsume
    • Organizer
      ICCN2013
    • Place of Presentation
      Sigtuna, Sweden
    • Year and Date
      2013-06-23
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] Neuronal rhythm and long-term potentiation modulated by the circadian cycle in rat hippocampal slices2013

    • Author(s)
      Hiroki Nakatsuka and Kiyohisa Natsume
    • Organizer
      The First BMIRC International Symposium on Frontiers in Computational Systems Biology and Bioengineering
    • Place of Presentation
      Fukuoka, Japan
    • Year and Date
      2013-02-28
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] Disinhibition-induced epileptic discharges in rat hippocampal slices2013

    • Author(s)
      Toyohiro Sawada, and Kiyohisa Natsume
    • Organizer
      Neuro2013
    • Place of Presentation
      京都
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] Experimental verification of dynamical cell assembly (DCA) with the nerve rhythm. - Is DCA characterized by a kind of the nerve rhythm?2013

    • Author(s)
      Kageyama Itsuki, and Kiyohisa Natsume
    • Organizer
      Neuro2013
    • Place of Presentation
      京都
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] Neuronal rhythm and synaptic plasticity modulated with light-dark cycle in rat hippocampal slices2013

    • Author(s)
      Hiroki Nakatsuka and Kiyohisa Natsume
    • Organizer
      Neuro2013
    • Place of Presentation
      京都
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] Carbachol-induced neuronal oscillation in rat hippocampal slices and temperature2013

    • Author(s)
      Itsuki Kageyama, and Kiyohisa Natsume
    • Organizer
      ICCN2013
    • Place of Presentation
      Sweden
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] Neuronal rhythm modulated by the light-dark cycle in rat hippocampal slices2012

    • Author(s)
      Hiroki Nakatsuka, and Kiyohisa Natsume
    • Organizer
      SFN2012
    • Place of Presentation
      New Orleans, USA
    • Year and Date
      2012-10-13
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] Impact of temperature on carbachol-induced hippocampal neural rhythm2012

    • Author(s)
      Itsuki Kageyama, and Kiyohisa Natsume
    • Organizer
      Neuro2012
    • Place of Presentation
      Nagoya, Japan
    • Year and Date
      2012-09-18
    • Related Report
      2012 Annual Research Report

URL: 

Published: 2013-05-15   Modified: 2019-07-29  

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