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海馬CA3錐体細胞の樹状突起における情報処理メカニズムの解明

研究課題

研究課題/領域番号 13J10658
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

小林 千晃  東京大学, 薬学系研究科, 特別研究員(DC1)

研究期間 (年度) 2013-04-01 – 2016-03-31
研究課題ステータス 完了 (2015年度)
配分額 *注記
3,600千円 (直接経費: 3,600千円)
2015年度: 1,200千円 (直接経費: 1,200千円)
2014年度: 1,200千円 (直接経費: 1,200千円)
2013年度: 1,200千円 (直接経費: 1,200千円)
キーワード神経細胞 / 樹状突起 / カルシウムイメージング / シナプス / カルシウム / 光学イメージング
研究実績の概要

申請研究では、海馬CA3の錐体細胞は、シナプス入力の時空間パターンを情報として読み取り、さらに情報演算を行っていると考えている。特に、海馬CA3の機能は、樹状突起の領域ごとにシナプス入力の時空間的なまとまりの程度を変えることで実行されるという仮説を立て検証している。
申請研究では、上記仮説検証のため機能的多スパインカルシウム画像法の高速化を実現した。その結果、海馬CA3錐体細胞の樹状突起は受け取ったシナプス入力の内一部だけを細胞体へ伝えていることを発見した。すなわち、大部分のシナプス入力が樹状突起上で無効化されているのである。
また、シナプス入力の無効化にはGABA性のシナプス入力が関わっていることも明らかにした。さらに、GABA性入力によるシナプス入力の無効化は樹状突起の局所で行われていることがわかった。
シナプス入力の時空間パターンとシナプス入力の無効化との関係を検証した。樹状突起は、同期シナプス入力を情報の単位としている。そのため、抑制性シナプス入力は特定の同期シナプス入力を無効化することで、一部の情報だけを細胞体へ伝えているのではないかと考えた。この可能性を検証するために、クラスタリング解析とロジスティック回帰分析を用いた。その結果、樹状突起上にはシナプス入力が細胞体に伝わる同期シナプス集団と細胞体に伝わらない同期シナプス集団が存在することがわかった。本結果は、神経細胞が樹状突起で情報の選別をしていることを意味している。

現在までの達成度 (段落)

27年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

27年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(3件)
  • 2015 実績報告書
  • 2014 実績報告書
  • 2013 実績報告書
  • 研究成果

    (14件)

すべて 2016 2015 2014 2013 その他

すべて 雑誌論文 (4件) (うち国際共著 1件、 査読あり 4件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (8件) 備考 (2件)

  • [雑誌論文] Subcellular imbalances in synaptic activity2016

    • 著者名/発表者名
      Takahashi, N., Kobayashi, C., Ishikawa, T., Ikegaya, Y
    • 雑誌名

      Cell Reports

      巻: 14 号: 6 ページ: 1348-1354

    • DOI

      10.1016/j.celrep.2016.01.024

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Accurate detection of low signal-to-noise ratio neuronal calcium transient waves using a matched filter2015

    • 著者名/発表者名
      Szymanska, A. F., Kobayashi, C., Norimoto, H., Ishikawa, T., Ikegaya, Y., Nenadic, Z
    • 雑誌名

      Journal of Neuroscience Methods

      巻: 259 ページ: 1-12

    • DOI

      10.1016/j.jneumeth.2015.10.014

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Ex vivo cultured neuronal networks emit in vivo-like spontaneous activity2014

    • 著者名/発表者名
      Okamoto K, Ishikawa T, Abe R, Ishikawa D, Kobayashi C, Mizunuma M, Norimoto N, Matsuki N and Ikegaya Y
    • 雑誌名

      Journal of Physiological Sciences

      巻: 64 号: 6 ページ: 421-31

    • DOI

      10.1007/s12576-014-0337-4

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Large-scale imaging of subcellular calcium dynamics of cortical neurons with G-CaMP6-actin2014

    • 著者名/発表者名
      小林千晃, 他
    • 雑誌名

      Neuroreport

      巻: 25(7) 号: 7 ページ: 501-506

    • DOI

      10.1097/wnr.0000000000000126

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] 抑制性シナプス入力による興奮性シナプス入力の無効化2014

    • 著者名/発表者名
      小林千晃、松木則夫、池谷裕二
    • 学会等名
      第37回日本神経科学大会
    • 発表場所
      横浜
    • 年月日
      2014-09-11
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] シナプス活動の時空パターン2014

    • 著者名/発表者名
      池谷裕二、小林千晃、高橋直矢
    • 学会等名
      電気学会 電子・情報・システム部門大会
    • 発表場所
      松江
    • 年月日
      2014-09-05
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Inhibitory inputs invalidate excitatory dendritic inputs2014

    • 著者名/発表者名
      Kobayashi C, Ikegaya Y
    • 学会等名
      9th FENS Forum of Neuroscience
    • 発表場所
      Milan, Italy
    • 年月日
      2014-07-06
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 樹状突起によるシナプス前細胞集団のフィルタリング2014

    • 著者名/発表者名
      小林千晃, 他
    • 学会等名
      日本薬学会 134年会
    • 発表場所
      熊本大学(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] Dendritic filtration of presynaptic cell assemblies2013

    • 著者名/発表者名
      小林千晃, 他
    • 学会等名
      第43回北米神経科学会年会
    • 発表場所
      San Diego, CA, USA
    • 年月日
      2013-11-13
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Dendritic Filtering of Presynaptic Cell Assemblies2013

    • 著者名/発表者名
      小林千晃, 他
    • 学会等名
      FENS Featured Regional Meeting
    • 発表場所
      Prague, Czech Republic
    • 年月日
      2013-09-14
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Dendritic filtration of presynaptic cell assemblies2013

    • 著者名/発表者名
      小林千晃, 他
    • 学会等名
      「神経生理学および医療データの統計解析」に関するワークショップ
    • 発表場所
      京都大学(京都府)
    • 年月日
      2013-07-09
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] 海馬CA3錐体細胞樹状突起におけるシナプス活動の時空間構造2013

    • 著者名/発表者名
      小林千晃, 他
    • 学会等名
      Neuro2013
    • 発表場所
      国立京都国際会館(京都府)
    • 年月日
      2013-06-21
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [備考] 東京大学薬学部薬品作用学教室

    • URL

      http://yakusaku.jp/index.html

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [備考] 東京大学大学院薬学系研究科 薬品作用学教室

    • URL

      http://www.yakusaku.jp/

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書

URL: 

公開日: 2014-01-29   更新日: 2024-03-26  

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