The mechanisms of information processing by neuronal populations for higher brain functions.

2022 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 20K22679
• Research Category: Grant-in-Aid for Research Activity Start-up
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: 0704:Neuroscience, brain sciences, and related fields
• Research Institution: University of Toyama
• Principal Investigator: Asai Hirotaka 富山大学, 学術研究部医学系, 特命助教 (60883626)
• Project Period (FY): 2020-09-11 – 2023-03-31
• Keywords: 細胞集団 / 海馬 / 皮質 / 高次脳機能 / 学習 / 神経接続 / クラスター型プロトカドヘリン / in vivoイメージング

Outline of Final Research Achievements

I showed the possiblity that cells expressing specific isoforms of clustered protocadherin (Pcdh) are functionally connected between hippocampus and cortex. Specifically, the number of cells expressing both a specific isoform of Pcdh and a neural activity marker which is induced by novel context exploration significantly correlated between hippocampus and cortex. Artificially activating cells expressing the specific isoform of Pcdh in the cortex, upstream of the hippocampus, increased the expression of neural activity markers in the same isoform-expressing cells in the hippocampus.
An in vivo dual colour fluorescence microscopy technique was established to observe cells expressing the specific isoform of Pcdh and neural activity. I found that the expression of specific isoforms of Pcdh did not affect neuronal activity at the cellular level in the hippocampus.

Free Research Field

神経科学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究により海馬皮質間での神経活動をする細胞集団が細胞接着分子により予め形成されている可能性が示唆された。これは学習などの高次脳機能時に活動する細胞集団がランダムではなく、発現する分子などで形成された細胞集団が活動時に使われている可能性を示すものである。本研究では、主に興奮性神経細胞に着目して機能的な細胞集団の形成に関して研究を進めてきたが、今後は抑制性神経細胞やグリア細胞といった他の細胞種も含めた細胞集団の形成・機能の研究や海馬皮質間で見られた機能的な接続がより広範囲な脳領域でも見られるか詳細に調べることで、脳内の情報処理メカニズムの解明が期待される。