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小脳視床路シナプスの時間符号化を解読する

研究課題

研究課題/領域番号 26430015
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
研究分野 神経生理学・神経科学一般
研究機関京都大学

研究代表者

中村 公一  京都大学, 医学(系)研究科(研究院), 助教 (10444457)

研究期間 (年度) 2014-04-01 – 2016-03-31
研究課題ステータス 中途終了 (2015年度)
配分額 *注記
5,200千円 (直接経費: 4,000千円、間接経費: 1,200千円)
2016年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2015年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2014年度: 2,600千円 (直接経費: 2,000千円、間接経費: 600千円)
キーワード電気生理学 / 小脳 / 視床 / EPSP / 神経符号化 / 時間符号化 / 脳波 / 薬理学 / 光遺伝学
研究実績の概要

小脳は、運動の調整と教師あり学習の要である。プルキンエ細胞の抑制性出力が、小脳核から視床を介して、最終的にどのように大脳皮質運動野の活動を制御するのかについては未だに不明の点が多い。小脳核からの出力信号はニューロンの発火率の増減によって情報を表現する(発火率符号化)という見方が一般的だが、運動中にしばしば見られる小脳核ニューロンの発火休止は、スパイク列の時系列構造として「時間符号化」され、視床や大脳皮質にとって特別な意味を持つ可能性がある。本研究は、巨大EPSPを細胞外電極で検出した「S電位」というユニークな記録を手がかりに、小脳視床路シナプスの時間符号化を解読することを目指すものである。

視床の投射ニューロンから傍細胞記録法により細胞外電極で活動電位(スパイク)を記録中に、振幅の小さな電位を記録した。これは50年ほど前に、ネコの外側膝状体において、同様に細胞外電極により発見された「S電位」に酷似している。外側膝状体のS電位は網膜神経節細胞由来のEPSPが記録されたものである。新たにS電位を記録した細胞の所在は視床運動核のVL核と髄板内核群のPC核/CL核であった。このうちVL核は駆動型入力として小脳核から巨大なグルタミン酸作動性軸索終末を受けているため、新たに見つかったS電位は小脳核由来のEPSPであると仮説を立てた。

皮質脳波が徐波活動状態にあるときは、S電位は高頻度(>40 Hz)発火しながら数秒に一度0.5秒間ほど発火停止し、発火再開の際に必ず数発のEPSPに続いて、スパイクが連続するバースト発火が見られた。これに対し、皮質脳波が活性化状態にあるとき、S電位は持続的に高頻度発火し続け、およそ30%の確率でEPSPからスパイクを生じた。また、小脳核の投射ニューロンが、視床で観察したS 電位とよく似た脳状態依存性を示すことが確認され、S電位の小脳核由来仮説を支持した。

報告書

(2件)
  • 2015 実績報告書
  • 2014 実施状況報告書
  • 研究成果

    (19件)

すべて 2015 2014 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (15件) (うち国際学会 2件、 招待講演 3件) 図書 (1件) 備考 (1件)

  • [国際共同研究] MRC Brain Network Dynamics Unit(United Kingdom)

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [雑誌論文] Prototypic and Arkypallidal Neurons in the Dopamine-Intact External Globus Pallidus2015

    • 著者名/発表者名
      Azzedine Abdi, Nicolas Mallet, Foad Mohamed, Andrew Sharott, Paul Dodson, Kouichi Nakamura, Sana Suri, Sophie Avery, Joseph Larvin, Farid Garas, Shady Garas, Federica Vinciati, Stéphanie Morin, Erwan Bezard, Jerome Baufreton, Peter Magill
    • 雑誌名

      The Journal of Neuroscience

      巻: 0 号: 17 ページ: 0-0

    • DOI

      10.1523/jneurosci.4662-14.2015

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書 2014 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] ラット視床下核ニューロンの新線条体インターニューロンへの入力2015

    • 著者名/発表者名
      越水義登, 中村公一, 古田貴寛, 田中琢真, 金子武嗣
    • 学会等名
      第91回日本解剖学会近畿支部学術集会
    • 発表場所
      京都工芸繊維大学(京都府・京都市)
    • 年月日
      2015-11-28
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] ラットのヒゲ運動に関連する一次運動野ニューロンの生理学的・形態学的検討2015

    • 著者名/発表者名
      柴田憲一, 田中琢真, 中村公一, 古田貴寛
    • 学会等名
      第108回近畿生理学談話会
    • 発表場所
      近畿大学(大阪府・東大阪市)
    • 年月日
      2015-10-24
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] Spatiotemporal dynamics of sensory processing in the rat whisker tactile system2015

    • 著者名/発表者名
      Hirai D, Shibata K, Nakamura KC, Tanaka T, Hioki H, Kaneko T, Furuta T
    • 学会等名
      Society for Neuroscience
    • 発表場所
      Chicago (USA)
    • 年月日
      2015-10-17
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] ヒゲ感覚システムにおいて新たに発見した視床アルファオシレーションと皮質視床連関2015

    • 著者名/発表者名
      平井大地, 柴田憲一, 中村公一, 田中琢真, 日置寛之, 金子武嗣, 古田貴寛
    • 学会等名
      第38回日本神経科学学会
    • 発表場所
      神戸国際会議場(兵庫県・神戸市)
    • 年月日
      2015-07-30
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] パーキンソン病モデルラット視床運動核のニューロン活動異常2015

    • 著者名/発表者名
      中村公一, Andrew Sharott, Federica Vinciati, 田中琢真, Nicolas Mallet, Peter J. Magill
    • 学会等名
      第38回日本神経科学学会
    • 発表場所
      神戸国際会議場(兵庫県・神戸市)
    • 年月日
      2015-07-30
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] ラット視床下核は新線条体インターニューロンへ入力する2015

    • 著者名/発表者名
      越水義登, 中村公一, 古田貴寛, 金子武嗣
    • 学会等名
      第38回日本神経科学学会
    • 発表場所
      神戸国際会議場(兵庫県・神戸市)
    • 年月日
      2015-07-30
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] 発火頻度かパターンか:パーキンソン病モデルラットにおける視床運動核ニューロンの自発発火異常を探る2015

    • 著者名/発表者名
      中村公一
    • 学会等名
      第30回日本大脳基底核研究会
    • 発表場所
      名鉄犬山ホテル(愛知県・犬山市)
    • 年月日
      2015-07-18
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] ラット視床下核ニューロンは新線条体インターニューロンへ入力する2015

    • 著者名/発表者名
      越水義登, 中村公一, 田中琢真, 古田貴寛, 金子武嗣
    • 学会等名
      第30回日本大脳基底核研究会
    • 発表場所
      名鉄犬山ホテル(愛知県・犬山市)
    • 年月日
      2015-07-18
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] Subthalamic inputs to neostriatal interneurons in the rat2015

    • 著者名/発表者名
      Yoshinori Koshimizu, Kouichi C. Nakamura, Takuma Tanaka, Tkahiro Furuta, Takeshi Kaneko
    • 学会等名
      第9回Motor Control 研究会
    • 発表場所
      京都大学(京都府・京都市)
    • 年月日
      2015-06-26
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] パーキンソン病モデルラット視床運動核のニューロン活動異常:発火頻度かパターンか2015

    • 著者名/発表者名
      中村公一, Andrew Sharott, 田中琢真, Federica Vinciati, Nicolas Mallet, Peter J. Magill
    • 学会等名
      神経オシレーションカンファレンス
    • 発表場所
      京都大学(京都府・京都市)
    • 年月日
      2015-06-25
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] ヒゲ感覚システムにおいて新たに発見した視床アルファオシレーションと皮質視床連関2015

    • 著者名/発表者名
      平井大地, 柴田憲一, 中村公一, 田中琢真, 日置寛之, 金子武嗣, 古田貴寛
    • 学会等名
      神経オシレーションカンファレンス
    • 発表場所
      京都大学(京都府・京都市)
    • 年月日
      2015-06-25
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Neuronal activities in the motor thalamus of Parkinsonian rats: Rate vs Pattern2015

    • 著者名/発表者名
      Kouichi C Nakamura, Andrew Sharrot, Vinciati Federica, Takuma Tanaka, Nicolas Mallet, Peter Magill
    • 学会等名
      日本解剖学会日本生理学会合同大会
    • 発表場所
      神戸国際会議場
    • 年月日
      2015-03-23
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [学会発表] パーキンソン病モデルラット視床運動核ニューロンの自発活動異常: 発火頻度かパターンか2014

    • 著者名/発表者名
      中村公一
    • 学会等名
      大脳皮質を中心とした神経コネクトミクスとその動的特性を探る
    • 発表場所
      岡崎カンファレンスセンター
    • 年月日
      2014-12-04
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Neuronal activity in the motor thalamus of Parkinsonian rats2014

    • 著者名/発表者名
      Kouichi C Nakamura, Andrew Sharott, Nicolas Mallet, Peter J Magill
    • 学会等名
      日本神経科学学会
    • 発表場所
      パシフィコ横浜
    • 年月日
      2014-09-11
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [学会発表] Neuronal activity in the motor thalamus of dopamine-intact and Parkinsonian rats: firing rate vs. pattern2014

    • 著者名/発表者名
      中村公一
    • 学会等名
      A quarter century after the direct and indirect pathways model of the basal ganglia and beyond.
    • 発表場所
      生理学研究所
    • 年月日
      2014-09-08
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [図書] Annual Review 神経 20152015

    • 著者名/発表者名
      中村公一
    • 総ページ数
      9
    • 出版者
      中外医学社
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [備考] Research Map

    • URL

      http://researchmap.jp/kouichi_nakamura/?lang=japanese

    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書

URL: 

公開日: 2014-04-04   更新日: 2017-01-06  

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