2017 Fiscal Year Annual Research Report
Feasibility of sequence memory based on theta traveling waves in the hippocampus
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15K21193
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| Research Institution | Yamaguchi University |
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Principal Investigator |
佐村 俊和 山口大学, 大学院創成科学研究科, 准教授 (30566617)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 海馬 / CA3 / 時系列記憶 / シータリズム / 進行波 / ギャップ結合 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では，記憶を担う脳の海馬CA3，CA1領域における，シータ進行波に基づく行動の時系列を時空間的に表現し時系列記憶形成を可能とする神経機構を明らかにすることを目的とする．計算機シミュレーションより，海馬CA3領域において，シータ進行波を説明可能な特定の方向に伝播する（指向性を持つ）神経活動を自己組織的に生成でき（自己組織伝播），指向性を持ち入力を反映する神経活動の伝播を生成（入力依存伝播）できることが分かった．整った自己組織伝播が入力により大きく変化することで入力を反映した伝播となるため，入力された情報を空間的なパターンへと変化でき，入力情報の時間関係が指向性を持った神経活動伝播の空間的な位置関係で表現され，空間的な展開が可能であることを示唆する結果である．ここで，抑制性介在細胞の神経活動が指向性を持つ伝播の生成に重要であるが，単に抑制性介在細胞の神経活動が低い場合，適切な抑制が発生せず伝播の指向性を制御できない．しかし，抑制性介在細胞間にギャップ結合を有するネットワークでは，抑制性介在細胞の活動を低く抑えつつ，指向性を持つ自己組織伝播と入力依存伝播の生成の両立ができることが分かった．また，抑制性介在細胞間にギャップ結合と抑制性結合の２つが併存することで，抑制性介在細胞は伝播に合わせて同期して活動しやすく，それ以外のタイミングでは活動が抑えられることが分かった．結果として，抑制性介在細胞の神経活動は低く抑えられる．つまり，海馬CA3領域のように抑制性介在細胞間にギャップ結合と抑制性結合が併存する構造では，抑制性介在細胞は伝播に応じて同期して活動することで，指向性を持つ伝播の生成に必要な抑制を少ない活動で効率的に生じることになり，自己組織伝播と入力依存伝播の生成を効率的に両立させることを示唆する結果である．
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| Remarks |
Toshikazu Samura, Yutaka Sakai, Hatsuo Hayashi, Takeshi Aihara, Computer Simulation Study of Theta Rhythmic Activities in the Hippocampus, 第4回山口大学・サラゴサ大学・新リスボン大学 国際共同シンポジウム, 2017.
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