2019 Fiscal Year Annual Research Report
Causal relationship between hippocampal neural plasticity and dendritic backpropagations
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16K13115
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| Research Institution | Doshisha University |
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Principal Investigator |
高橋 晋 同志社大学, 脳科学研究科, 教授 (20510960)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 場所細胞 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、ラットが新規な場所情報を獲得する過程で起こる海馬CA1野内の場所細胞の活動に着目し、その可塑的変化に関与する樹状突起逆伝播スパイクの役割について解明することを目指す挑戦的な試みである。それは、独自の電気生理学的記録法とデータ解析法に、光遺伝学を活用した神経刺激法を組み合わせることで、ニューロンの臨界期に関する仮説 を実証することでもある。同時に本研究は、多様な情報に対応し柔軟に活動するニューロンの実態を実験的に明らかにすることで、既存の情報科学的モデルに新たな神経科学的知見を提供することも目指す。
これまでに、マルチニューロン活動記録法、光刺激法、及びデータ解析法を統合し、実際にラットが未経験な場所を認知している際のマルチニューロン活動を記録し解析を進めた。具体的には、ラットが未経験の実験ボックス内で餌を求めて行動している際、マルチニューロン活動を記録し続け、パルス波、チャープパターン、ランダムノイズパターンの３種類の光刺激をChR2を発現させたパルバルブミン陽性細胞へ特異的に与えることで、樹状突起逆伝播スパイクの反応と神経細胞活動の関係性を実証した。さらに、一定の刺激パターンに加えて、リアルタイムフィードバック刺激を実施した。具体的には、局所脳波上のシータ波、ベータ波、ガンマ波のピーク、トラフなどの位相に合わせて、パルバルブミン陽性細胞や錐体細胞の活動を制御する実験を実施した。最終年度には、独自に開発した自在に再構成可能な迷路を活用することで、様々な迷路上での動物の移動行動と、場所細胞活動における樹状突起逆伝播スパイクの役割の関係性を解析することができた。具体的には、ラットに遅延の交替反応課題を訓練し、記憶保持期間と樹状突起逆伝播スパイクの役割について解析することで、海馬における記憶想起との関連性について検証した。
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[Journal Article] The Reconfigurable Maze Provides Flexible, Scalable, Reproducible, and Repeatable Tests2020
Author(s)
Hoshino, S., Takahashi, R, Mieno, K., Tamatsu, Y., Azechi, H., Ide, K., Takahashi, S
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Journal Title
iScience
Volume: 23
Pages: 1-10
DOI
Peer Reviewed / Open Access
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