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海馬の場所細胞を生成する神経演算原理の解明

公募研究

研究領域生物ナビゲーションのシステム科学
研究課題/領域番号 17H05977
研究種目

新学術領域研究(研究領域提案型)

配分区分補助金
審査区分 複合領域
研究機関大阪市立大学

研究代表者

北西 卓磨  大阪市立大学, 大学院医学研究科, 講師 (90722116)

研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2019-03-31
研究課題ステータス 完了 (2018年度)
配分額 *注記
8,840千円 (直接経費: 6,800千円、間接経費: 2,040千円)
2018年度: 4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円)
2017年度: 4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円)
キーワード大規模細胞外計測 / 光遺伝学 / 網羅的シナプス同定 / 海馬 / 場所細胞 / 大規模活動計測 / 空間ナビゲーションの神経演算原理
研究実績の概要

哺乳類のナビゲーション行動には、海馬体に存在する場所細胞が重要な役割を果たすと考えられている。場所細胞の活動パターンはこれまで詳細に調べられてきたが、なぜ場所選択的な活動が生じるのか、その神経回路メカニズムは不透明なままである。そこで本研究は、ナビゲーション行動中の海馬体における大規模細胞外計測とシナプス結合の網羅的検出とを組み合わせることで、場所細胞の活動を生成するシナプス入力を同定することを目的とした。さらに、海馬体で生成された場所情報が、下流の複数の脳領域へとどのように分配されて伝達されるかについても検証した。
1) 256点からなる多点電極をもちいた大規模計測により、ラット1個体あたり100個程度の神経細胞の発火活動を同時計測し、さらに、計測している細胞同士をむすぶ約10,000通りのシナプス結合を網羅的に同定する手法を実装した。その結果、海馬CA1野から海馬台へといたる領域間シナプス結合や、海馬台内部の再帰性シナプス結合を同定することが可能となった。これにより、場所細胞やその他の神経細胞のあいだのシナプスを介した情報伝達を捉えることが可能となった。一方で、本手法で同定されるシナプス数は、解剖学的に推定されるシナプス数より少ない傾向にあり、手法のさらなる改善により、情報伝達をさらに網羅的に把握できる可能性が考えられた。
2) 大規模計測と光遺伝学とを組み合わせて、計測している細胞の投射先を同定する手法を構築した。この手法を用いて、海馬体の投射細胞が持つ場所などの情報を定量するとともに、海馬体で観察される各種の局所電位に対する発火パターンを精査した。その結果、海馬体の投射細胞は、投射先の脳領域によって異なるパターンで活動し、異なる種類の情報を伝達することを示唆する予備的データを得た。こうした結果は、海馬体は投射先選択的な情報伝達をおこなうことを示唆するものである。

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

(2件)
  • 2018 実績報告書
  • 2017 実績報告書
  • 研究成果

    (17件)

すべて 2019 2018 2017

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件) 学会発表 (16件) (うち国際学会 4件、 招待講演 3件)

  • [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
  • [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] 海馬の空間情報を生成・伝達する神経回路メカニズム2019

    • 著者名/発表者名
      北西卓磨
    • 学会等名
      関西学院大学応用心理科学研究センターシンポジウム
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Optogenetic identification of projection targets during large-scale recording2019

    • 著者名/発表者名
      北西卓磨
    • 学会等名
      Japan-UK Neuroscience Symposium 2019
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Large-scale extracellular recording to uncover the mechanism of generating spatial coding in the hippocampus2018

    • 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] Information outflow from the Subiculum: large-scale opto-electrophysiology2018

    • 著者名/発表者名
      北西卓磨
    • 学会等名
      Memory trace/engram meeting
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [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
  • [学会発表] 大規模神経活動計測による場所情報の生成原理の解明2018

    • 著者名/発表者名
      北西卓磨
    • 学会等名
      新学術領域「生物移動情報学」領域会議
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Organization of the Claustrum-to-Entorhinal Cortical Connection in Mice2017

    • 著者名/発表者名
      Takuma Kitanishi
    • 学会等名
      Society for Claustrum Research 4th Annual Symposium
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 海馬台からの情報出力:大規模細胞外記録と解剖学的解析2017

    • 著者名/発表者名
      北西卓磨
    • 学会等名
      次世代脳プロジェクト2017年度冬のシンポジウム
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Hippocampal information outflow via subiculum: in vivo recording and anatomical tracing2017

    • 著者名/発表者名
      北西卓磨、馬場良子、水関健司
    • 学会等名
      新学術領域「行動適応を担う脳神経回路の機能シフト機構」領域会議
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Inter-regional spatial information transfer during novel experiences2017

    • 著者名/発表者名
      北西卓磨
    • 学会等名
      生理学研究所研究会「行動を制御する神経ネットワーク機能の解明に向けて」
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Organization of the claustrum-to-entorhinal cortical connection in mice2017

    • 著者名/発表者名
      北西卓磨
    • 学会等名
      遺伝学研究所研究会「哺乳類脳の機能的神経回路の構築メカニズム」
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 前障の機能解明を目指して2017

    • 著者名/発表者名
      北西卓磨
    • 学会等名
      生理学研究所研究会「認知神経科学の先端 意識の脳内メカニズム」
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 前障→嗅内野経路の機能解明2017

    • 著者名/発表者名
      北西卓磨
    • 学会等名
      第2回脳と心の研究会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 海馬から海馬外への情報出力経路の行動適応2017

    • 著者名/発表者名
      北西卓磨
    • 学会等名
      新学術領域「行動適応を担う脳神経回路の機能シフト機構」領域会議
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 海馬の場所細胞を生成する神経演算原理の解明2017

    • 著者名/発表者名
      北西卓磨
    • 学会等名
      新学術領域「生物ナビゲーションのシステム科学」領域会議
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書

URL: 

公開日: 2017-04-28   更新日: 2019-12-27  

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