| Project/Area Number |
21K06434
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 46030:Function of nervous system-related
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2025-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2024)
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| Budget Amount *help |
¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
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| Keywords | 軸索 / 海馬 / サブセルラー記録 / 数理モデル解析 / 同期リズム形成 |
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| Outline of Research at the Start |
本研究では、直径4～7ミクロンと例外的に大型の海馬苔状線維の軸索終末からサブセルラーパッチクランプによる直接記録を行い、また、苔状線維を模した最新の数理モデルに基づくシミュレーションを組み合わせ、遠位軸索における異所性スパイク発生の検証、ケージ解除による異所性スパイクの発生部位の同定、シミュレーションによる異所性スパイクの数理モデル解析などの観点から、遠位軸索における異所性スパイクの発生機構について検討する。
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| Outline of Final Research Achievements |
In this study, we directly recorded from the axon terminals of exceptionally large hippocampal mossy fibers (4-7 microns in diameter) using a subcellular patch clamp, and combined this with simulations based on the latest mathematical models that mimic mossy fibers to examine the mechanism of ectopic spike generation in distal axons, identify the site of ectopic spike generation by uncaging experiment, and analyze mathematical models of ectopic spikes by simulation. The mechanism of ectopic spike generation in distal axons was examined to identify the site of spike generation and to analyze with the mathematical model by simulation. It was shown that potassium channel inhibition and repetitive high-frequency stimulation generate ectopic spikes from distal axons of mossy fibers.
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| Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements |
本研究では、生理的なスパイク発生部位である近位軸索ばかりでなく、遠位軸索からも異所性に軸索スパイクが生じる可能性について、単一軸索記録により直接的に検討した。軸索がこれまで考えられていた出力ケーブルとしての機能に加えて、局所的な微小環境の変化に応じて情報処理を担うことを明らかにした点が本研究の学術的意義であり、軸索の計算機能の詳細について今後の研究の進展が期待される。
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