海馬場所細胞の可塑性と樹状突起逆伝播スパイクの関係性の解析

• 研究課題/領域番号: 25560435
• 研究種目: 挑戦的萌芽研究
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 脳計測科学
• 研究機関: 同志社大学
• 研究代表者: 高橋 晋 同志社大学, 研究開発推進機構, 准教授 (20510960)
• 研究期間 (年度): 2013-04-01 – 2017-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2016年度)
• 配分額: 3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円); 2015年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円); 2014年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円); 2013年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
• キーワード: 場所細胞 / 海馬 / マルチニューロン活動記録

研究成果の概要

本研究では、樹状突起逆伝播スパイクと可塑性の関係性を解明するために、神経細胞活動や脳波を安定的に記録するとともに、特定の神経細胞を選択的に刺激する技術を開発した。電極留置装置を独自に設計し、脳深部マルチニューロン活動・局所脳波記録用電極、刺激用光ファイバを頭部固定し、それぞれを独立に可動できるマイクロドライブを確立した。そしてこの技術を活用し、様々な周波数でパルバルブミン(PV)陽性細胞を操作したところ、特定の周波数帯で錐体細胞の活動頻度やコヒーレンスを上昇させることができた。今後、本手法を用いて樹状突起活動を操作することで、樹状突起逆伝播スパイクと可塑性の関係性を解明する予定である。

研究成果

• [雑誌論文] Hippocampal-prefrontal theta phase synchrony in planning of multi-step actions based on memory retrieval (2017)
  • 著者名/発表者名: Ishino, S., Takahashi, S., Ogawa, M. and Sakurai, Y.
  • 雑誌名: European Journal of Neuroscience 巻: 45 号: 10 ページ: 1313-1324
  • DOI: 10.1111/ejn.13547
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] 脳内ナビゲーション・システム―海馬の場所細胞― (2017)
  • 著者名/発表者名: 髙橋晋、井出薫
  • 雑誌名: 日本ロボット学会誌 巻: 印刷中
• [雑誌論文] Using a novel PV-Cre rat model to characterize pallidonigral cells and their terminations. (2016)
  • 著者名/発表者名: Oh Y-M, Karube F, Takahashi S, Kobayashi K, Takada M, Uchigashima M, Watanabe M, Nishizawa K, Kobayashi K, *Fujiyama F
  • 雑誌名: Brain Struct Funct 巻: 印刷中 号: 5 ページ: 2359-2378
  • DOI: 10.1007/s00429-016-1346-2
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Similarity in neuronal firing regimes across mammalian species (2016)
  • 著者名/発表者名: Yasuhiro Mochizuki, ..., Ichiro Fujita, et al.
  • 雑誌名: Journal of Neuroscience 巻: 36 号: 21 ページ: 5736-5747
  • DOI: 10.1523/jneurosci.0230-16.2016
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] 大脳基底核の機能と構造 (2016)
  • 著者名/発表者名: 藤山文乃、髙橋晋、苅部冬紀
  • 雑誌名: Clinical Neuroscience 巻: 35 ページ: 268-270
• [雑誌論文] 海馬にある場所細胞群の活動から意図した移動行動を解読する (2016)
  • 著者名/発表者名: 高橋晋
  • 雑誌名: Clinical Neuroscience 巻: 34 ページ: 164-167
• [雑誌論文] Episodic-like memory trace in awake replay of hippocampal place cell activity sequences (2015)
  • 著者名/発表者名: Takahashi, S.
  • 雑誌名: eLife 巻: 4 ページ: 1-22
  • DOI: 10.7554/elife.08105
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Theta oscillation and neuronal activity in rat hippocampus are involved in temporal discrimination of time in seconds (2015)
  • 著者名/発表者名: Nakazono, T., Sano, T., Takahashi, S., Sakurai, Y.
  • 雑誌名: Frontiers in Systems Neuroscience 巻: 9 ページ: 1-12
  • DOI: 10.3389/fnsys.2015.00095
  • NAID: 120005947020
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] 大脳基底核を巡る伝導路 (2015)
  • 著者名/発表者名: 高橋晋、藤山文乃
  • 雑誌名: Clinical Neuroscience 巻: 33 ページ: 767-771
• [雑誌論文] 大脳基底核を巡る伝導路 (2015)
  • 著者名/発表者名: 髙橋晋、藤山文乃
  • 雑誌名: Clinical Neuroscience 巻: In Press
• [雑誌論文] Morphological elucidation of basal ganglia circuits contributing reward prediction (2015)
  • 著者名/発表者名: 2.Fujiyama, S., Takahashi, S., and Karube, F.
  • 雑誌名: Frontiers in Neuroscience 巻: 9:6 ページ: 1-8
  • DOI: 10.3389/fnins.2015.00006
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] 脳内ナビゲーション・システム ―場所細胞と格子細胞の発見― (2014)
  • 著者名/発表者名: 髙橋晋
  • 雑誌名: 現代化学 巻: 525 ページ: 22-26
• [雑誌論文] Volitional enhancement of firing synchrony and oscillation by neuronal operant conditioning: interaction with neurorehabilitation and brain-machine interface. (2014)
  • 著者名/発表者名: Sakurai, Y., Song, K., Tachibana, S. and Takahashi, S.
  • 雑誌名: Frontiers in Systems Neuroscience 巻: 8 ページ: 1-11
  • DOI: 10.3389/fnsys.2014.00011
  • NAID: 120005385894
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Oscillatory interaction between amygdala and hippocampus coordinates behavioral modulation based on reward expectation. (2013)
  • 著者名/発表者名: Terada, S., Takahashi, S., and Sakurai, Y.
  • 雑誌名: Frontiers in Behavioral Neuroscience 巻: 7 (177) ページ: 1-12
  • DOI: 10.3389/fnbeh.2013.00177
  • NAID: 120005349005
  • 査読あり
• [雑誌論文] Diverse synchrony of firing reflects diverse cell-assemlby coding in the prefrontal cortex (2013)
  • 著者名/発表者名: Sakurai, Y., Nakazono, T., Ishino, S., Terada, S., Yamaguchi, K. and Takahashi, S.
  • 雑誌名: Journal of Physiology-Paris 巻: 107 号: 6 ページ: 459-470
  • DOI: 10.1016/j.jphysparis.2013.05.004
  • 査読あり
• [雑誌論文] Exploring the neural substrate for supporting episodic memory in the hippocampus from a place cell perspective (2013)
  • 著者名/発表者名: Takahashi, S.
  • 雑誌名: Japanese Psychological Review 巻: 56 ページ: 186-200
  • 査読あり
• [学会発表] パーキンソン病モデルマウスの一次運動野における光遺伝学を活用した神経細胞活動の操作 (2016)
  • 著者名/発表者名: 高橋晋, 小林 憲太, 苅部 冬紀, 藤山 文乃
  • 学会等名: 第39回日本神経科学大会
  • 発表場所: パシフィコ横浜（神奈川県横浜市）
• [学会発表] 淡蒼球外節から黒質緻密部ドーパミンニューロンへの抑制性入力を解明する (2016)
  • 著者名/発表者名: 呉 胤美, 苅部 冬紀, 高橋晋, 小林 憲太, 高田 昌彦, 小林 和人, 藤山 文乃
  • 学会等名: 第39回日本神経科学大会
  • 発表場所: パシフィコ横浜（神奈川県横浜市）
• [学会発表] 報酬確率学習課題中の海馬における神経表象 (2016)
  • 著者名/発表者名: 高橋 裕美, 廣川 純也, 高橋晋, 櫻井 芳雄
  • 学会等名: 第39回日本神経科学大会
  • 発表場所: パシフィコ横浜（神奈川県横浜市）
• [学会発表] マウス淡蒼球外節におけるNeurokinin-1受容体陽性細胞の形態学的・電気生理学的性質を解明する (2016)
  • 著者名/発表者名: 水谷 和子, 苅部 冬紀, 高橋晋, 小林 憲太, 藤山 文乃
  • 学会等名: 第39回日本神経科学大会
  • 発表場所: パシフィコ横浜（神奈川県横浜市）
• [学会発表] ラットの海馬・前頭前野における再学習中の神経機構 (2016)
  • 著者名/発表者名: 町野友理, 高橋晋, 櫻井芳雄
  • 学会等名: 第39回日本神経科学大会
  • 発表場所: パシフィコ横浜（神奈川県横浜市）
• [学会発表] ラット皮質における随意的発火調節のニューロン集団間での転移 (2016)
  • 著者名/発表者名: 宋 基燦, 高橋晋, 櫻井芳雄
  • 学会等名: 第39回日本神経科学大会
  • 発表場所: パシフィコ横浜（神奈川県横浜市）
• [学会発表] Transfer of operantly conditioned firings between different neuron groups with BMI in rats (2015)
  • 著者名/発表者名: Song, K., Takahashi, S., Sakurai Y.
  • 学会等名: Society for Neuroscience meeting
  • 発表場所: Chicago, USA
  • 年月日: 2015-10-21
  • 国際学会
• [学会発表] ルールスイッチングにおけるラット海馬のシータ・ガンマカップリング (2015)
  • 著者名/発表者名: 中園智晶、高橋晋、櫻井芳雄
  • 学会等名: 第24 回海馬と高次脳機能学会
  • 発表場所: 岐阜市、岐阜県
  • 年月日: 2015-10-11
• [学会発表] 海馬場所細胞群の活動リプレイは記憶に基づくナビゲーション計画を表現する (2015)
  • 著者名/発表者名: 高橋晋
  • 学会等名: 第38回日本神経科学大会
  • 発表場所: 神戸市、兵庫県
  • 年月日: 2015-07-30
• [学会発表] ルール学習中のラット海馬におけるシータ―ガンマ・カップリングはガンマ波のタイプによって異なる (2015)
  • 著者名/発表者名: 中園智晶、高橋晋、櫻井芳雄
  • 学会等名: 第38回日本神経科学大会
  • 発表場所: 神戸市、兵庫県
  • 年月日: 2015-07-30
• [学会発表] Rule switching affects cross-frequency couplings in rat hippocampus (2015)
  • 著者名/発表者名: Nakazono, T., Takahashi, S., Sakurai, Y.
  • 学会等名: 5th International Conference on Cognitive Neurodynamics 2015
  • 発表場所: Sanya, China
  • 年月日: 2015-06-05
  • 国際学会
• [学会発表] Hippocampal-prefrontal coordination is involved in recall of learned sequences in rats (2014)
  • 著者名/発表者名: Ishino, S., Takahashi, S. and Sakurai, Y.
  • 学会等名: Society for Neuroscience meeting
  • 発表場所: Washington, DC
  • 年月日: 2014-11-19
• [学会発表] Timed pauses of simple spikes and up-and-down patterns of deep cerebellar nucleus activity code cerebellar temporal processing during voluntary movement tasks (2014)
  • 著者名/発表者名: Yamaguchi, K., Takahashi, S., Sakurai, Y.
  • 学会等名: Society for Neuroscience meeting
  • 発表場所: Washington, DC
  • 年月日: 2014-11-18
• [学会発表] 衝動性の制御における内側前頭皮質の機能と可塑性を解明するためのブレイン―マシン・インターフェイス (2014)
  • 著者名/発表者名: 立花 湘太,高橋 晋,櫻井 芳雄
  • 学会等名: 第37回日本神経科学大会
  • 発表場所: 横浜
  • 年月日: 2014-09-13
• [学会発表] パーキンソン病症状を改善する閉回路式脳深部刺激法の開発に向けた試み (2014)
  • 著者名/発表者名: 高橋 晋
  • 学会等名: 第37回日本神経科学大会
  • 発表場所: 横浜
  • 年月日: 2014-09-12
• [学会発表] 学習した系列の想起に関連する海馬-前頭連合野ネットワークの協調的活動 (2014)
  • 著者名/発表者名: 石野 誠也、高橋 晋、櫻井 芳雄
  • 学会等名: 第37回日本神経科学大会
  • 発表場所: 横浜
  • 年月日: 2014-09-12
• [学会発表] ラット海馬シータオシレーションは時間間隔弁別に関与する (2014)
  • 著者名/発表者名: 中園 智晶、高橋 晋、櫻井 芳雄
  • 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
• [学会発表] Rule switching affects theta-gamma coupling in rat hippocampus (2013)
  • 著者名/発表者名: Nakazono, T, Takahashi, S. and Sakurai, Y.
  • 学会等名: Society for Neuroscience meeting
  • 発表場所: USA
• [学会発表] 海馬は文脈情報を階層化してエピソードを形成する (2013)
  • 著者名/発表者名: 高橋 晋
  • 学会等名: 第36回日本神経科学大会
  • 発表場所: 京都
• [学会発表] ラット淡蒼球外節の投射様式を領域ごとに解析する (2013)
  • 著者名/発表者名: 藤山 文乃,中野 隆,松田 和郎,呉 胤美,水谷 和子,古田 隆寛,苅部 冬紀,高橋 晋,雲財 知,宇田川 潤,金子 武嗣
  • 学会等名: 第36回日本神経科学大会
  • 発表場所: 京都
• [学会発表] ラット淡蒼球外節と直接路・間接路との関係を形態学的に解析する (2013)
  • 著者名/発表者名: 水谷 和子,苅部 冬紀,高橋 晋,雲財 知,藤山 文乃
  • 学会等名: 第36回日本神経科学大会
  • 発表場所: 京都
• [学会発表] ラットのリズムに基づく行動中または時間間隔に基づく行動中に見られる小脳活動 (2013)
  • 著者名/発表者名: 山口 健治,高橋 晋,櫻井 芳雄
  • 学会等名: 第36回日本神経科学大会
  • 発表場所: 京都
• [学会発表] 海馬と扁桃体間のガンマオシレーションの同期は報酬予測による行動調節に寄与する (2013)
  • 著者名/発表者名: 寺田 慧、高橋 晋、 櫻井 芳雄
  • 学会等名: 第36回日本神経科学大会
  • 発表場所: 京都