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神経リズム中に誘導されるダイナミカルセルアセンブリの実験的検証

公募研究

研究領域ヘテロ複雑システムによるコミュニケーション理解のための神経機構の解明
研究課題/領域番号 24120712
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
研究機関九州工業大学

研究代表者

夏目 季代久  九州工業大学, 生命体工学研究科(研究院), 教授 (30231492)

研究期間 (年度) 2012-04-01 – 2014-03-31
研究課題ステータス 完了 (2013年度)
配分額 *注記
9,360千円 (直接経費: 7,200千円、間接経費: 2,160千円)
2013年度: 2,990千円 (直接経費: 2,300千円、間接経費: 690千円)
2012年度: 6,370千円 (直接経費: 4,900千円、間接経費: 1,470千円)
キーワード記憶情報処理 / 海馬スライス / セルアセンブリ / カルバコール / θ波 / 多点電極 / 時空間パターン / 神経情報学 / β波 / 記憶想起 / てんかん波
研究概要

個体間コミュニケーションにとって記憶過程は重要な機能である。本研究はコミュニケーション神経情報学にとって必要なダイナミカルな記憶情報処理過程の解明を目的とする。記憶学習の脳内表象として、複数の神経細胞集団の発火が関わるセルアセンブリ(CA)が考えられている。一般的にCAは時間的に一過的な発火が見られるだけであるが、1996年に、提案されたダイナミカルセルアセンブリ(DCA)は時空間パターンを持つ。しかし、まだ実験的にその存在は証明されていない。脳内海馬では、記憶埋め込み過程に関わっているθ波が観察される。
研究代表者は、これまでアセチルコリン作動薬であるカルバコールを海馬スライスに投与するとθ波が誘導される事を明らかにした。また脱抑制剤であるピクロトキシンをスライスに投与すると、てんかん波が誘導される事を確認した。さらに、ピクロトキシンで誘導したてんかん波にカルバコールを加えると、てんかん波が抑制され、θ波になる事を明らかにしてきた。
今年度、θ波誘導中の海馬神経発火の時空間パターンを測定した。その結果、θ波の1周期内で、神経同期発火による小規模なクラスターが伝搬する現象が観察された。この伝搬は安定しており、発生するθ波中、常に観察できた。一方記憶が阻害されるてんかん波中、同期発火する神経細胞クラスターの空間的範囲(大きさ)はθ波に比べ非常に大きかった。また瞬時に同期的なクラスターが形成された。この事はθ波発生中、神経同期発火の、伝搬するクラスターが海馬神経回路内に誘導され、外界入力刺激と連合する事で空間的なシナプス荷重に変換され、その結果、刺激を表象するDCAが海馬内に形成される可能性が示唆される。

現在までの達成度 (区分)
理由

25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

25年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2013 実績報告書
  • 2012 実績報告書
  • 研究成果

    (12件)

すべて 2014 2013 2012

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 2件) 学会発表 (9件)

  • [雑誌論文] Circadian rhythm modulates long-term potentiation induced at CA1 in rat hippocampal slices2014

    • 著者名/発表者名
      Hiroki Nakatsuka,Kiyohisa Natsume
    • 雑誌名

      Neurosci. Res.

      巻: 印刷中 ページ: 1-9

    • DOI

      10.1016/j.neures.2013.12.007

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 脳内で観察される周波数の異なる神経振動2013

    • 著者名/発表者名
      夏目季代久、中司弘樹
    • 雑誌名

      日本神経回路学会誌

      巻: Vol.20(1) ページ: 3-6

    • NAID

      10031163973

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [雑誌論文] Phase dependency of long-term potentiation induction during the intermittent bursts of carbachol-induced β oscillation in rat hippocampal slices2012

    • 著者名/発表者名
      Motoshi Nishimura, Hiroki Nakatsuka and Kiyohisa Natsume
    • 雑誌名

      BIOPHYSICS

      巻: 8 号: 0 ページ: 173-181

    • DOI

      10.2142/biophysics.8.173

    • NAID

      130003310840

    • ISSN
      1349-2942
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Synaptic plasticity has light-dark differences in rat hippocampal slices2014

    • 著者名/発表者名
      Hiroki Nakatsuka and Kiyohisa Natsume
    • 学会等名
      BMIRC2014
    • 発表場所
      福岡
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Carbachol-induced neuronal oscillation in rat hippocampal slices and temperature2013

    • 著者名/発表者名
      Itsuki Kageyama, and Kiyohisa Natsume
    • 学会等名
      ICCN2013
    • 発表場所
      Sigtuna, Sweden
    • 年月日
      2013-06-23
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] Neuronal rhythm and long-term potentiation modulated by the circadian cycle in rat hippocampal slices2013

    • 著者名/発表者名
      Hiroki Nakatsuka and Kiyohisa Natsume
    • 学会等名
      The First BMIRC International Symposium on Frontiers in Computational Systems Biology and Bioengineering
    • 発表場所
      Fukuoka, Japan
    • 年月日
      2013-02-28
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] Disinhibition-induced epileptic discharges in rat hippocampal slices2013

    • 著者名/発表者名
      Toyohiro Sawada, and Kiyohisa Natsume
    • 学会等名
      Neuro2013
    • 発表場所
      京都
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Experimental verification of dynamical cell assembly (DCA) with the nerve rhythm. - Is DCA characterized by a kind of the nerve rhythm?2013

    • 著者名/発表者名
      Kageyama Itsuki, and Kiyohisa Natsume
    • 学会等名
      Neuro2013
    • 発表場所
      京都
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Neuronal rhythm and synaptic plasticity modulated with light-dark cycle in rat hippocampal slices2013

    • 著者名/発表者名
      Hiroki Nakatsuka and Kiyohisa Natsume
    • 学会等名
      Neuro2013
    • 発表場所
      京都
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Carbachol-induced neuronal oscillation in rat hippocampal slices and temperature2013

    • 著者名/発表者名
      Itsuki Kageyama, and Kiyohisa Natsume
    • 学会等名
      ICCN2013
    • 発表場所
      Sweden
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Neuronal rhythm modulated by the light-dark cycle in rat hippocampal slices2012

    • 著者名/発表者名
      Hiroki Nakatsuka, and Kiyohisa Natsume
    • 学会等名
      SFN2012
    • 発表場所
      New Orleans, USA
    • 年月日
      2012-10-13
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] Impact of temperature on carbachol-induced hippocampal neural rhythm2012

    • 著者名/発表者名
      Itsuki Kageyama, and Kiyohisa Natsume
    • 学会等名
      Neuro2012
    • 発表場所
      Nagoya, Japan
    • 年月日
      2012-09-18
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書

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公開日: 2013-05-15   更新日: 2019-07-29  

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