2022 Fiscal Year Research-status Report
記憶の固定化を支えるシナプス結合の変化とその制御機構
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20K06860
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| Research Institution | Osaka Metropolitan University |
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Principal Investigator |
宮脇 寛行 大阪公立大学, 大学院医学研究科, 講師 (40785979)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | 神経生理学 / 記憶固定化 / 大規模電気生理学 / 恐怖学習 / 睡眠 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
記憶は覚醒時の経験を通して獲得され、その後の睡眠中などに安定な形へと固定化される。この一連の過程の中で、その記憶の責任部位が変化してゆくことが知られている。このことは、脳領域横断的な神経ネットワークが記憶プロセスにともない変化していることを示唆している。一方、個々の脳領域内では、記憶の獲得時に活性化した神経細胞群が記憶の想起の際に再び活性化していることが報告されている。これは、それぞれの脳領域の局所ネットワークは、記憶のプロセスを通して比較的安定していることを示唆している。このように、脳領域間ネットワークと局所ネットワークのレベルでは、それらのダイナミクスが大きく異ることが示唆されている。しかし、これらの異なるダイナミクスのネットワークがどのように組み合わされることで、記憶機能が支えられているのかは不明である。
この点を検討するため、前年度までに自由に行動しているラットの脳の３つの領域から同時に、大規模電気生理学記録を行う手法を確立し、記憶の獲得にともない脳領域横断的な同期活動が生じるようなることを明らかにし、これらの同期活動に脳波上の速いオシレーションが関与していることを示唆する結果を得ていた。速い脳波オシレーションは細胞集団の一過的な同期発火をともなうことから、シナプスの可塑的な変化を誘導するのに適した活動パターンであると考えられている。
そこで本年度は、速い脳波オシレーションが脳領域横断的なネットワークの変化を駆動している可能性を検討することを目指し、脳波オシレーションのリアルタイム検出アルゴリズムの構築・改良を行った。さらに、既に記録されたデータを用いてアルゴリズムの検証を行い、実用に耐えるレベルの検出精度を達成できることを確認した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
脳波の速いオシレーションのリアルタイム検出技術について、アルゴリズムについては構築済みであり、そ実データを用いた検証も行っている。しかし、このアルゴリズムを実際の機器に実装する段階に遅れが生じている。遅延の主な理由は機材調達の遅れであるが、必要な機材は昨年度末までにほぼ調達を完了しており、今後速やかに実装を進めることができるとの見通しから、「やや遅れている」と判断した。
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| Strategy for Future Research Activity |
速い脳波オシレーションが脳領域横断的なネットワークの変化に関与している可能性について、脳波オシレーションにともなう神経伝達への選択的な介入を行うことで検証する。この目的のため、まず脳波オシレーションのリアルタイム検出技術を確立する。これまでに、脳波オシレーション検出のアルゴリズムについては構築済みであるため、このアルゴリズムを実際にリアルタイム信号処理システムに実装する。
並行して、脳波オシレーションへの介入の効果を評価するのに適した行動実験系の構築ならびに光遺伝学を用いた神経活動介入の有効性を検証を行い、脳波オシレーションにともなう神経伝達がもつ生理学的な意味を明らかにするための実験系を確立する。
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| Causes of Carryover |
脳波の速いオシレーションのリアルタイム検出のアルゴリズム構築は予定通りに進んだが、それを実装するための機器の調達に遅れが生じた。そのため、構築したアルゴリズムの実地検証まで至っておらず、検証に必要な消耗品類のための予算を繰り越すこととなった。
脳波オシレーションのリアルタイム検出に必要な機器の調達は完了しているため、今後速やかに構築したアルゴリズムを実装し、その検証を行う計画である。繰り越した予算は、一連の実装・検証に必要な消耗品類の購入費用に充てる予定である。
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