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海馬体神経回路の細胞種・経路特異的な情報処理機構

研究課題

研究課題/領域番号 16H04656
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 神経生理学・神経科学一般
研究機関大阪市立大学

研究代表者

水関 健司  大阪市立大学, 大学院医学研究科, 教授 (80344448)

研究協力者 荒巻 知子  
研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2019-03-31
研究課題ステータス 完了 (2018年度)
配分額 *注記
17,420千円 (直接経費: 13,400千円、間接経費: 4,020千円)
2018年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2017年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2016年度: 15,080千円 (直接経費: 11,600千円、間接経費: 3,480千円)
キーワード海馬 / スパイク伝達 / 細胞種特異的 / 経路特異的 / 情報処理 / オシレーション / 光遺伝学 / 大規模記録 / 海馬台 / 投射先特異的 / 記憶 / スパイク伝達効率 / 速度細胞 / スパイク伝達機構 / 嗅内皮質 / 神経細胞間相互作用 / 脳波 / 介在細胞 / 多点同時記録
研究成果の概要

海馬体の神経細胞間の相互作用が経験によってどの様に変化するかを調べた。その結果、バースト発火でスパイク伝達効率が上がる促進的な細胞ペアと下がる抑圧的な細胞ペアがあること、スパイク伝達効率が促進的か抑圧的かは領域と細胞種に依存的であることを明らかにした。
さらに海馬体の経路特異的な情報処理を理解するため、大規模計測と光遺伝学を組み合わせて、投射先を同定した神経細胞の活動を計測する技術を確立した。この技術を用いて、海馬の出力層にあたる海馬台の神経細胞は、投射先の脳領域によって異なる種類の情報を伝達し、各種のオシレーションに対して異なる相関を示すことを示唆するデータを得た。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究は、電気生理学ならびに光遺伝学の技術を用いて、海馬からどのような情報がどの脳領域へ分配されるかを明らかにする基盤を築いた。さらに、海馬体の神経細胞間の相互作用が経験によってどの様に変化するかを明らかにした。本研究により、記憶に重要であり、認知症で異常が認められることの多い海馬の情報処理を詳しく調べた成果は、認知症の病態を理解し、より優れた治療法を開発するための基盤となることが期待される。

報告書

(4件)
  • 2018 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2017 実績報告書
  • 2016 実績報告書
  • 研究成果

    (34件)

すべて 2019 2018 2017 2016 その他

すべて 国際共同研究 (2件) 雑誌論文 (8件) (うち国際共著 4件、 査読あり 7件、 オープンアクセス 3件、 謝辞記載あり 2件) 学会発表 (16件) (うち国際学会 9件、 招待講演 10件) 図書 (2件) 備考 (6件)

  • [国際共同研究] University of Wisconsin-Milwaukee/University of Michigan/NIMH/NIH/DHHS(米国)

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [国際共同研究] Ruhr-University Bochum(ドイツ)

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [雑誌論文] PET imaging of 11C-labeled coenzyme Q10: Comparison of biodistribution between [11C]ubiquinol-10 and [11C]ubiquinone-10.2019

    • 著者名/発表者名
      Watanabe K, Nozaki S, Goto M, Kaneko KI, Hayashinaka E, Irie S, Nishiyama A, Kasai K, Fujii K, Wada Y, Mizuno K, Mizuseki K, Doi H, Watanabe Y.
    • 雑誌名

      Biochem Biophys Res Commun

      巻: - 号: 3 ページ: 611-615

    • DOI

      10.1016/j.bbrc.2019.03.073

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Hippocampal Reactivation Extends for Several Hours Following Novel Experience2019

    • 著者名/発表者名
      Giri B, Miyawaki H, Mizuseki K, Cheng S, Diba K.
    • 雑誌名

      J Neurosci

      巻: 39 ページ: 866-875

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] The subiculum: Unique hippocampal hub and more2018

    • 著者名/発表者名
      Matsumoto Nobuyoshi、Kitanishi Takuma、Mizuseki Kenji
    • 雑誌名

      Neuroscience Research

      巻: 143 ページ: 1-12

    • DOI

      10.1016/j.neures.2018.08.002

    • NAID

      120006866799

    • URL

      https://ocu-omu.repo.nii.ac.jp/records/2020118

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Reconstructing Neuronal Circuitry from Parallel Spike Trains2018

    • 著者名/発表者名
      Ryota Kobayashi, Shuhei Kurita, Katsunori Kitano, Kenji Mizuseki, Barry J. Richmond, Shigeru Shinomoto
    • 雑誌名

      bioRxiv

      巻: - ページ: 1-14

    • DOI

      10.1101/334078

    • NAID

      120006728081

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Hippocampal information processing across sleep/wake cycles2017

    • 著者名/発表者名
      Mizuseki,K., and Miyawaki,H.
    • 雑誌名

      Neurosci. Res.

      巻: 118 ページ: 30-47

    • DOI

      10.1016/j.neures.2017.04.018

    • NAID

      120006360996

    • URL

      https://ocu-omu.repo.nii.ac.jp/records/2020117

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Network mechanisms of hippocampal laterality, place coding, and goal-directed navigation.2017

    • 著者名/発表者名
      Kitanishi,T., Ito,H.T., Hayashi,Y., Shinohara,Y., Mizuseki,K., Hikida,T.
    • 雑誌名

      J. Physiol Sci.

      巻: 67 号: 2 ページ: 247-258

    • DOI

      10.1007/s12576-016-0502-z

    • NAID

      40021113908

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Hippocampal Information Processing Across Sleep/Wake Cycles.2017

    • 著者名/発表者名
      Mizuseki K, Miyawaki H
    • 雑誌名

      Neurosci. Res.

      巻: 印刷中

    • NAID

      120006360996

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] A Comparison of Visual Response Properties in the Lateral Geniculate Nucleus and Primary Visual Cortex of Awake and Anesthetized Mice.2016

    • 著者名/発表者名
      Durand,S., Iyer,R., Mizuseki,K., de,V.S., Mihalas,S., and Reid,R.C.
    • 雑誌名

      J. Neurosci.

      巻: 36 号: 48 ページ: 12144-12156

    • DOI

      10.1523/jneurosci.1741-16.2016

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] Speed representation in the hippocampus and entorhinal cortex2019

    • 著者名/発表者名
      岩瀬元貞、北西卓磨、水関健司
    • 学会等名
      第9回アジア・オセアニア生理学会連合大会&第96回日本生理学会合同大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] optogenetic identification of subicular projection targets during large-scale recording2018

    • 著者名/発表者名
      Kenji Mizuseki
    • 学会等名
      Joint symposium of 10th optogenetics research conference and second international symposium on brain information dynamics 2018
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 海馬、嗅内皮質における速度表現2018

    • 著者名/発表者名
      岩瀬元貞、北西卓磨、水関健司
    • 学会等名
      第41回日本神経科学大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 海馬・扁桃体・前頭前野による記憶と行動決定のメカニズム2018

    • 著者名/発表者名
      水関健司
    • 学会等名
      遺伝研研究会 遺伝要因と環境の相互作用による行動決定のメカニズム
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Large-scale extracellular recording to uncover the mechanism of generating spatial coding in the hippocampus.2018

    • 著者名/発表者名
      北西卓磨、水関健司
    • 学会等名
      新学術領域「生物移動情報学」国際シンポジウム
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Temporal coordination of neuronal activity in the entorhinal-hippocampal loop2018

    • 著者名/発表者名
      Kenji Mizuseki
    • 学会等名
      The 4th CiNet Conference - Functional and anatomical connectivity, Center for Information and Neural Networks
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Regulation of neuronal excitability by REM sleep2018

    • 著者名/発表者名
      Kenji Mizuseki
    • 学会等名
      Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas, “Principles of memory dynamism elucidated from a diversity of learning systems” 2018 workshop and Meeting.
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 海馬の神経回路における情報処理機構2018

    • 著者名/発表者名
      水関 健司
    • 学会等名
      名古屋大学 環境医学研究所セミナー
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 睡眠時における海馬の情報処理機構2017

    • 著者名/発表者名
      水関 健司
    • 学会等名
      日本睡眠学会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 海馬の情報処理機構2017

    • 著者名/発表者名
      水関 健司
    • 学会等名
      大阪市立大学 杉本・阿倍野ライフサイエンス談話会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 海馬の神経回路における情報処理機構2017

    • 著者名/発表者名
      水関 健司
    • 学会等名
      大阪大学大学院生命機能研究科 生命機能研究科セミナー
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 海馬・嗅内皮質の情報処理機構2016

    • 著者名/発表者名
      水関健司
    • 学会等名
      日本麻酔科学会 第62回関西支部学術集会
    • 発表場所
      大阪国際交流センター(大阪府大阪市)
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Hippocampal CA1 pyramidal cells form functionally distinct sublayers2016

    • 著者名/発表者名
      水関健司
    • 学会等名
      日本神経科学学会
    • 発表場所
      パシフィコ横浜(神奈川県横浜市)
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 海馬体神経回路の情報処理機構2016

    • 著者名/発表者名
      水関健司
    • 学会等名
      RIKEN Center for Life Science Technologies, RIKEN Molecular Imaging Seminar
    • 発表場所
      理化学研究所ライフサイエンス技術基盤研究センター(兵庫県神戸市)
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Temporal coordination of neuronal activity in the entorhinal-hippocampal circuit2016

    • 著者名/発表者名
      水関健司
    • 学会等名
      Korea Institute of Science and Technology
    • 発表場所
      ソウル(大韓民国)
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Information processing in the entorhinal-hippocampal circuit.2016

    • 著者名/発表者名
      水関健司
    • 学会等名
      National Institute for Physiological Sciences International Symposium "Towards elucidation of memory engram"
    • 発表場所
      生理学研究所(愛知県岡崎市)
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [図書] Handbook of Sleep Research2019

    • 著者名/発表者名
      Mizuseki,K., and Miyawaki,H.
    • 出版者
      Elsevier
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [図書] ブレインサイエンス・レビュー 20182018

    • 著者名/発表者名
      水関健司
    • 総ページ数
      32
    • 出版者
      クバプロ
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [備考] 大阪市立大学医学部 神経生理学教室

    • URL

      http://www.med.osaka-cu.ac.jp/physiology2/recruit.html

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [備考] 大阪市立大学医学部 神経生理学教室

    • URL

      http://www.med.osaka-cu.ac.jp/physiology2/

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [備考] google scholar citation

    • URL

      https://scholar.google.com/citations?user=Yfq0HloAAAAJ&hl=ja

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [備考] 大阪市立大学大学院医学研究科 神経生理学

    • URL

      http://www.med.osaka-cu.ac.jp/departments/bunshi-cellsignaling.shtml

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [備考] ResearcherID

    • URL

      http://www.researcherid.com/ProfileView.action?returnCode=ROUTER.Success&Init=Yes&SrcApp=CR&queryString=KG0UuZjN5Wmgu8pvTYBecFnF160J2BGXTakfdOBaKFY%253D&SID=C3EaZN3qYpjezceu78x

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [備考] researchmap

    • URL

      https://researchmap.jp/kenjimizuseki/?lang=japanese

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書

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公開日: 2016-04-21   更新日: 2020-03-30  

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