2018 Fiscal Year Annual Research Report
Construction and system analaysis of cultured neuronal circuit with learning ability
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15KT0082
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
川口 真也 京都大学, 産官学連携本部, 特定准教授 (00378530)
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| Project Period (FY) |
2015-07-10 – 2019-03-31
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| Keywords | 学習 / シナプス可塑性 / 神経回路 / 可視化 / 蛍光イメージング / 光刺激 / 自己組織化 / 培養神経細胞 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
動物の学習・記憶に代表される環境適応能は、外界からの入力に対応して神経ネットワークが自己組織的に形成され、また経験に応じて最適化されることにより確立する。本研究では、単純な神経回路に「学習能」を構成的に作り出し、それを可能にする神経細胞の基礎メカニズムを明らかにして神経系の適応的変化の本質を焙り出すことを目指している。具体的には、培養皿で自律的に形成される培養神経回路へ、電気や光で局所刺激することで外部環境入力を代替し、また一部の神経細胞活動を蛍光イメージングにより記録して取り出す。この出力を変換し刺激として神経回路に戻すことで、厳密にコントールした外部環境と神経回路のループ構造を構成し、神経回路の柔軟性の秘訣に迫ろうとすることが本研究の特徴である。
本年度は、前年度までに開発を続けていた細胞膜電位を検出する蛍光プローブをさらに改良することに成功し、これまで知られていなかった神経細胞の軸索や樹状突起でのユニークな情報処理メカニズムを見出すことに成功した。また、シナプス可塑性を誘発する刺激を神経回路に与え、個々の神経細胞の活動パターンがどのように変化するかについてのデータを蓄積した。それにより、培養皿の神経細胞活動の可塑的性質の基本特性が明らかになり、実際に機械操作をさせる今後の研究展開の基盤となる知見が整いつつある。
一方、培養皿上の神経細胞群の可塑的性質に関して、樹状突起や軸索での局所的な遺伝子発現制御を担うmRNAのメチル化制御の重要性を電気生理学記録を駆使して明らかにし、論文に公刊した（Merkurjev et al., 2018)。こうした知見は、培養神経回路が学習能を発揮する基礎メカニズムの理解を深めるものである。
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Research Products
(4 results)
