2012 Fiscal Year Research-status Report
異なる神経集団間の機能的結合の制御に関する細胞・回路機構：振動的神経活動の役割
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24700312
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Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
森田 賢治 東京大学, 教育学研究科(研究院), 講師 (60446531)
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| Project Period (FY) |
2012-04-01 – 2015-03-31
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| Keywords | 振動 / 共振 / 大脳皮質 |
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| Research Abstract |
大脳皮質錐体細胞の数理モデルにおいて、樹状突起遠位部に、集団として振動する入力が加えらえた場合、いわゆる共振と考えらえる現象が起こることが、筆者を含めた共同研究により見出された。具体的には、興奮性入力と抑制性入力の両方が加えられた際に、抑制性入力がβ律動の帯域付近で集団として振動する場合に、錐体細胞の発火率に関して、抑制性入力による抑制効果があまり効かなくなり、抑制性入力が他の周波数で振動する場合や非同期的な場合と比べて相対的に発火率が増大するという現象が見出された。さらに、錐体細胞の発火パターンに関しては、そのようにβ律動の帯域付近で振動する抑制性入力が与えられた場合に、バースト発火が大きく減少し、入力と同程度の周波数で単発性の活動電位を発生するパターンに変化することが見出された。本研究では、そうした共振のメカニズム・性状の詳細な検討を行い、振動的現象が神経細胞間・集団間の情報伝達に及ぼす影響・機能的意義を探求することを目指している。共振のメカニズム・性状の詳細に関わるものとして、神経細胞において共振現象は膜電位の過分極に伴って陽イオンを透過させるチャネルを通した電流（h電流）の作用等によって引き起こされうることが指摘されており、上述のモデル研究においてもh電流をブロックすると共振が見られなくなることからh電流の関与が示唆されていた。そこで、h電流の時定数を様々に変化させた条件での結果を解析・検討したところ、元来の時定数の場合に共振が最も顕著に現れること、また共振の周波数がh電流の時定数に依存して変わることが見出され、h電流が大きく関わることが確認された。以上のほか、NMDA/Ca電流の関与や、時間変化する入力を与えた場合の結果等についての検討の結果、共振のメカニズム・性状についての理解が大きく進展し、振動的活動が情報伝達に及ぼす影響を探求するための基盤的知見が得られた。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
大脳皮質におけるβ律動の帯域付近での共振現象のメカニズム・性状に関して、「研究実績の概要」に記したような綿密な検討の結果、詳細な知見が得られてきている。これらの知見を活かして、振動的活動が情報伝達に及ぼす影響・意義の探求を進めていく考えである。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後は、振動的活動が、神経細胞間をいかに伝わるかに関して、大脳皮質錐体細胞・局所回路の活動の検討をさらに進めると同時に、大脳皮質→大脳基底核、および大脳皮質→脊髄などについて、受け手側の細胞におけるシナプス短期可塑性の影響などを含めて解析・検討を進めていく考えである。
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| Expenditure Plans for the Next FY Research Funding |
当初、高性能コンピュータを24年度に購入する予定であったが、年度内は現存の機器・環境を用いて研究を進め、25年度に最新の機器を購入する方が総合的にみて良いと判断した。次年度使用額は、主に、その高性能コンピュータ（及びそれと共に用いるソフトウェア・周辺機器）購入等に充てる予定である。
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Research Products
(1 results)
