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海馬ニューロンの自発的可塑性の究明

研究課題

研究課題/領域番号 11J10930
研究種目

特別研究員奨励費

配分区分補助金
応募区分国内
研究分野 神経科学一般
研究機関東京大学

研究代表者

石川 大介  東京大学, 大学院薬学系研究科, 特別研究員(DC1)

研究期間 (年度) 2011 – 2013
研究課題ステータス 完了 (2013年度)
配分額 *注記
1,900千円 (直接経費: 1,900千円)
2013年度: 600千円 (直接経費: 600千円)
2012年度: 600千円 (直接経費: 600千円)
2011年度: 700千円 (直接経費: 700千円)
キーワードパッチクランプ記録 / 海馬 / 報酬 / オペラント学習
研究概要

私は、当初のテーマであった「自発的可塑性の誘発ルール」が生体動物の神経回路でどのようなタイミングで、およびどのようなメカニズムで生じるかを検証している。昨年度には、マウスが海馬に特有の「リップル波(またはそれに付随した神経活動)の出現」と直後の「報酬」との連合性を、15分以内という短時間で学習できることを見出し、神経メカニズムまで明らかにした。
今年度で私は、以下の6点を明らかにするとともに、これまでのデータの例数を十分に揃え、神経科学の専門雑誌に投稿し、改訂中である。
1)海馬の神経活動(HFB)は上方だけでなく、下方制御もされること
2)海馬以外の脳領域(内側前頭皮質)の神経活動(sEPSCSs_<supra>)では、強化されないこと
3)ウレタン麻酔下マウスでは強化されないこと
4)ドパミンD_1受容体阻害下マウスでは強化されないこと
5)急性ストレス下のマウスでは強化されず、抗うつ薬の投与により回復すること
6)ドパミンD_2受容体の阻害薬により、強化が障碍されること
これらの結果より、1)海馬の神経活動は双方向に自己制御可能であること、2)海馬に特異的な神経活動に対して選択的に制御可能であること、3-6)マウスが内的な意図、モチベーションを介して、HFBを強化していることが示唆された。本研究は、従来の可塑性のルールを凌駕した、マウスの海馬神経回路の自発的な可塑的変化を示唆するものである。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

1: 当初の計画以上に進展している

理由

計画達成だけでなく、論文投稿、改訂まで進捗しているため。

今後の研究の推進方策

従来の研究計画にあったミクロなレベル(神経回路)での可塑性だけでなく、それに付随したマクロなレベル(行動)の変化も観察することで、神経回路の変化がどのように行動の変化を及ぼすかを検討する必要がある。

報告書

(3件)
  • 2013 実績報告書
  • 2012 実績報告書
  • 2011 実績報告書
  • 研究成果

    (18件)

すべて 2014 2013 2012 2011

すべて 雑誌論文 (6件) (うち査読あり 6件) 学会発表 (12件)

  • [雑誌論文] Operant Conditioning of Synaptic and Spiking Activity Patterns in Single Hippocampal Neurons2014

    • 著者名/発表者名
      Ishikawa D. ; Matsumoto N. ; Sakaguchi T. ; Matsuki N. ; Ikegaya Y.
    • 雑誌名

      Journal of Neurosciencea誌

      巻: 9(5) 号: 14 ページ: 5044-5053

    • DOI

      10.1523/jneurosci.5298-13.2014

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Inter-pyramid spike transmission stabilizes the sparseness of recurrent network activity2013

    • 著者名/発表者名
      Y.Ikegaya, T.Sasaki, D.Ishikawa, N.Honma, K.Tao, G.Minamisawa, N.Takahashi, S.Ujita, N.Matsuki
    • 雑誌名

      Cerebral Cortex

      巻: (in press) 号: 2 ページ: 293-304

    • DOI

      10.1093/cercor/bhs006

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Normal learning ability of mice with a surgically exposed hippocampus2012

    • 著者名/発表者名
      Sakaguchi, Ishikawa, ら
    • 雑誌名

      Neuroreport

      巻: 23 号: 7 ページ: 457-461

    • DOI

      10.1097/wnr.0b013e32835375b6

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Muscarinic receptor activation disrupts sharp wave ripples.2012

    • 著者名/発表者名
      Norimoto, H., Mizunuma. M., Ishikawa, D., Matsuki, N., Ikegaya, Y.
    • 雑誌名

      Brain Research

      巻: 1461 ページ: 1-9

    • DOI

      10.1016/j.brainres.2012.04.037

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Interpyramid Spike Transmission Stabilizes the Sparseness of Recurrent Network Activity2012

    • 著者名/発表者名
      Ikegaya Y, Sasaki T, Ishikawa D, Honma N, Tao K, Takahashi N, Minamisawa G, Ujita S, Matsuki N.(equally contributed)
    • 雑誌名

      Cerebral Cortex

      巻: (in press)

    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Normal learning ability of mice with surgically exposed hippocampus2012

    • 著者名/発表者名
      Sakaguchi T, Ishikawa D, Nomura H, Matsuki N, Ikegaya Y
    • 雑誌名

      NeuroReport

      巻: (in press)

    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] 海馬シナプス活動の自己制御2014

    • 著者名/発表者名
      石川大介、松本信圭、坂口哲也、松木則夫、池谷裕二
    • 学会等名
      日本薬学会第134回年会
    • 発表場所
      熊本市総合体育館(熊本県)
    • 年月日
      2014-03-30
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] 聴覚刺激に対する海馬神経細胞の過分極応答2014

    • 著者名/発表者名
      阿部麗美、坂口哲也、石川大介、松本信圭、松木則夫、池谷裕二
    • 学会等名
      日本薬学会第134回年会
    • 発表場所
      熊本市総合体育館(熊本県)
    • 年月日
      2014-03-30
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Volitional Control of Hippocampal Synapses2013

    • 著者名/発表者名
      Ishikawa D. ; Matsuki N. ; Ikegaya Y.
    • 学会等名
      Neuroscience 2013, Society for Neuroscience
    • 発表場所
      サンディエゴ(米国)
    • 年月日
      2013-11-09
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] 海馬シナプス活動の随意的活性化2013

    • 著者名/発表者名
      石川大介、松木則夫、池谷裕二
    • 学会等名
      第36回日本神経科学会
    • 発表場所
      国立京都国際会館(京都府)
    • 年月日
      2013-06-22
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] 海馬の露出処置はマウスの学習能力に影響を与えない2012

    • 著者名/発表者名
      坂口哲也、石川大介, ら
    • 学会等名
      第35回日本神経科学会
    • 発表場所
      名古屋市
    • 年月日
      2012-09-20
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] 報酬による海馬ニューロンへのシナプス入力の自己制御2012

    • 著者名/発表者名
      石川大介, ら
    • 学会等名
      第35回日本神経科学会
    • 発表場所
      名古屋市
    • 年月日
      2012-09-19
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] Reward-Based Learning For Patterning Hippocampal Synaptic Inputs2012

    • 著者名/発表者名
      Ishikawa, ら
    • 学会等名
      8th FENS Forum of Neuroscience
    • 発表場所
      バルセロナ(スペイン)
    • 年月日
      2012-07-17
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] 単離海馬におけるシータ波2011

    • 著者名/発表者名
      Ishikawa, D., Matsuki N., Ikegaya, Y.
    • 学会等名
      第11回東京大学生命科学シンポジウム
    • 発表場所
      東京東京大学
    • 年月日
      2011-06-04
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] Theta oscillations in the isolated hippocampus2011

    • 著者名/発表者名
      Ishikawa, D., Matsuki N., Ikegaya, Y.
    • 学会等名
      第34回日本神経科学大会
    • 発表場所
      横浜パシフィコ横浜
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] ムスカリン作動性神経系によるSharp Wave-Ripple発生調節機構の解明2011

    • 著者名/発表者名
      Norimoto, H., Ishikawa, D., Mizunuma, M., Matsuki N., Ikegaya, Y.
    • 学会等名
      第20回海馬と高次脳機能学会
    • 発表場所
      金沢湯涌(ゆわく)創作の森
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] Muscarinic modulation of self oscillations in hippocampal networks in vitro2011

    • 著者名/発表者名
      Norimoto, H., Ishikawa, D., Mizunuma, M., Matsuki N., Ikegaya, Y.
    • 学会等名
      The 8th Cutting edge in the synapse research
    • 発表場所
      岡崎生理学研究所
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] Mechanisms of theta oscillations in in toto hippocampal preparations2011

    • 著者名/発表者名
      Ishikawa, D., Matsuki N., Ikegaya, Y.
    • 学会等名
      8th WORLD CONGRESS OF IBRO
    • 発表場所
      イタリア フィレンツェ
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書

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公開日: 2011-12-12   更新日: 2024-03-26  

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