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脳内ニューロン間の協調とその作用の行動学的・生理学的解析

研究課題

研究課題/領域番号 16J05301
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 動物生理・行動
研究機関東京大学

研究代表者

鹿野 悠  東京大学, 薬学系研究科, 特別研究員(DC1)

研究期間 (年度) 2016-04-22 – 2019-03-31
研究課題ステータス 完了 (2018年度)
配分額 *注記
2,800千円 (直接経費: 2,800千円)
2018年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
2017年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
2016年度: 1,000千円 (直接経費: 1,000千円)
キーワード海馬 / テトロード / 自由行動 / 脳波 / マルチユニット / Temporal processing / Hippocampus / Striatum / Tetrode / Multiunit recording / Cardiac pacing / テトロード記録 / 心拍操作 / 体感時間 / 行動解析 / 電気生理学
研究実績の概要

これまでの2年間の研究結果によって、ラットの海馬・線条体の一部の神経細胞の発火は、繰り返し経験する5分の間に持続的に発火頻度を変化させていることを発見した。すなわち神経活動によって経過時間が表象されていた。本年度はさらに記録細胞数を増やして解析した。その結果、細胞ごとに最大発火頻度を示したタイミング、すなわち最も活発に活動した5分の中のタイミングは細胞ごとに異なっていた。つまり、多数の細胞がそれぞれに特有の時間に活動することで、脳内で5分間にわたる長い時間経過が表象されていることが明らかになった。次に、これらの時間表象が単に報酬を受け取ってからの時間経過に対応しているだけであるのか、それとも加えて5分後に報酬が獲得できるという課題の特徴をも反映したものであるのかを検証することにした。これを実現するために、5分間隔でエサ提示が起こることを経験したことのないラットを用いて同様の5分待ち課題に取り組ませればよいことを考えついた。そこで予め課題部屋の環境に慣れさせ、餌場からエサが提示されることだけを経験させたラットを用いて実験を行った。その結果、行動上は5分をサイクルとした行動は認められなかった。しかしながら一部の神経細胞の発火は、5分間隔のエサ提示を数回経験した後に、5分付近で自発的に発火頻度が上昇した。すなわち脳内のネットワークは、5分間隔でエサが提示されることを経験すると、徐々に5分間に及ぶ時間経過を神経発火レベルで表象し分けるようになることが示唆された。さらに別の条件を設けて、5分待ち課題を訓練したラットに対して、待ち時間を8分に変更した。すると5分の時間経過を表現していた神経細胞の一部が、条件の変更後に8分にわたる時間経過を表象するような活動に変化した。本研究によって分単位の長さの時間経過が自発な発火によって脳内で繰り返し表象されることを示す初の報告となった。

現在までの達成度 (段落)

平成30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

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(3件)
  • 2018 実績報告書
  • 2017 実績報告書
  • 2016 実績報告書
  • 研究成果

    (16件)

すべて 2019 2018 2017 2016

すべて 雑誌論文 (6件) (うち国際共著 1件、 査読あり 6件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (9件) (うち国際学会 6件) 図書 (1件)

  • [雑誌論文] Vagus nerve spiking activity associated with locomotion and cortical arousal states in a freely moving rat2018

    • 著者名/発表者名
      Yu Shikano, Yuya Nishimura, Toya Okonogi, Yuji Ikegaya, Takuya Sasaki
    • 雑誌名

      European Journal of Neuroscience

      巻: Volume 0, Issue 0 号: 10 ページ: 1-15

    • DOI

      10.1111/ejn.14275

    • 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] Monitoring brain neuronal activity with manipulation of cardiac events in a freely moving rat2018

    • 著者名/発表者名
      Shikano Yu、Ikegaya Yuji、Sasaki Takuya
    • 雑誌名

      Neuroscience Research

      巻: in press ページ: 56-62

    • DOI

      10.1016/j.neures.2018.02.004

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Simultaneous Recordings of Cortical Local Field Potentials, Electrocardiogram, Electromyogram, and Breathing Rhythm from a Freely Moving Rat2018

    • 著者名/発表者名
      Yu Shikano, Takuya Sasaki, Yuji Ikegaya
    • 雑誌名

      Journal of Visualized Experiments

      巻: in press 号: 134

    • DOI

      10.3791/56980

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Time-varying synchronous cell ensembles during consummatory periods correlate with variable numbers of place cell spikes2018

    • 著者名/発表者名
      Saichiro Yagi, Hideyoshi Igata, Yu Shikano, Yuki Aoki, Takuya Sasaki, Yuji Ikegaya
    • 雑誌名

      Hippocampus

      巻: in press 号: 7 ページ: 471-483

    • DOI

      10.1002/hipo.22846

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Hippocampal ripples down-regulate synapses2018

    • 著者名/発表者名
      Norimoto Hiroaki、Makino Kenichi、Gao Mengxuan、Shikano Yu、Okamoto Kazuki、Ishikawa Tomoe、Sasaki Takuya、Hioki Hiroyuki、Fujisawa Shigeyoshi、Ikegaya Yuji
    • 雑誌名

      Science

      巻: 359 号: 6383 ページ: 1524-1527

    • DOI

      10.1126/science.aao0702

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] SNARE Molecules in Marchantia polymorpha: Unique and Conserved Features of the Membrane Fusion Machinery.2016

    • 著者名/発表者名
      Kanazawa, T., Era, A., Minamino, N., Shikano, Y., Fujimoto, M., Uemura, T., Nishihama, R., Yamato, KT., Ishizaki, K., Nishiyama, T., Kohchi, T., Nakano, A., Ueda, T.
    • 雑誌名

      Plant Cell Physiol.

      巻: 57 号: 2 ページ: 307-24

    • DOI

      10.1093/pcp/pcv076

    • 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
  • [学会発表] ラット海馬において数分単位の経過時間を表象する神経発火の解析2019

    • 著者名/発表者名
      鹿野悠、池谷裕二、佐々木拓哉
    • 学会等名
      日本薬学会第139年会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Encoding of elapsed time in the order of minutes by hippocampal pyramidal neurons2018

    • 著者名/発表者名
      Shikano, Y., Sasaki, T., Ikegaya, Y.
    • 学会等名
      Society for Neuroscience 2018
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Hippocampal neurons firing is variable across laps in a linear track task2018

    • 著者名/発表者名
      Yagi, S.(D1), Igata, H., Shikano, Y., Aoki, Y., Sasaki, T., Ikegaya, Y.
    • 学会等名
      The 18th World Congress of Basic and Clinical Pharmacology
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 海馬神経細胞は分単位の時間経過に相関した活動を示す2018

    • 著者名/発表者名
      鹿野悠、佐々木拓哉、池谷裕二
    • 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
  • [学会発表] A method for cardiac pacing together with local field potential recordings from the brain in a freely moving rat2017

    • 著者名/発表者名
      Yu Shikano, Takuya Sasaki, Yuji Ikegaya
    • 学会等名
      SfN’s 47th annual meeting, Neuroscience 2017
    • 発表場所
      Walter E. Washington Convention Center (USA, Washington, D.C.)
    • 年月日
      2017-11-11
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] A method for cardiac pacing together with local field potential recordings from the brain in a freely moving rat2017

    • 著者名/発表者名
      Yu Shikano, Takuya Sasaki, Yuji Ikegaya
    • 学会等名
      Society for Neuroscience’s 47th annual meeting (Neuroscience 2017)
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Neural correlates of elapsed time for minutes in the rat hippocampus2017

    • 著者名/発表者名
      Yu Shikano, Takuya Sasaki, Yuji Ikegaya
    • 学会等名
      9th Optogenetics Research Society Japan International Symposium
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Time-varying reactivated cell ensembles predict place cell firing2017

    • 著者名/発表者名
      Saichiro Yagi, Hideyoshi Igata, Yu Shikano, Yuki Aoki, Takuya Sasaki, Yuji Ikegaya
    • 学会等名
      Society for Neuroscience’s 47th annual meeting (Neuroscience 2017)
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 心拍変動が海馬活動と行動に与える影響2017

    • 著者名/発表者名
      鹿野悠、佐々木拓哉、池谷裕二
    • 学会等名
      第40回日本神経科学大会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書 2016 実績報告書
  • [図書] BRAIN and NERVE-神経研究の進歩69巻 11号(2017年11月) (うち「海馬神経細胞による時間表象」)2017

    • 著者名/発表者名
      鹿野悠、佐々木拓哉、池谷裕二
    • 総ページ数
      1352
    • 出版者
      医学書院
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書

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公開日: 2016-05-17   更新日: 2024-03-26  

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