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2018 年度 実績報告書

ストレス回避学習による海馬シナプスの多様化と情報量解析

研究課題

研究課題/領域番号 16H05129
研究機関山口大学

研究代表者

美津島 大  山口大学, 大学院医学系研究科, 教授 (70264603)

研究分担者 石川 淳子  山口大学, 大学院医学系研究科, 助教 (30570808)
崎本 裕也  山口大学, 大学院医学系研究科, 助教 (40634390)
木田 裕之  山口大学, 大学院医学系研究科, 講師 (70432739)
研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2019-03-31
キーワードAMPA受容体 / GABAA受容体 / 学習・記憶 / glutamate / GABA / contextual learning / self-entropy / シナプス可塑性
研究実績の概要

ストレス回避学習による海馬CA1内でのシナプス多様化を、左右背側CA1と左右腹側CA1の4領域に分け、スライスパッチクランプ法を用いて解析した。結果、回避学習によるシナプス多様化の中心域は、腹側ではなく背側の左右両側のCA1錐体細胞にある事が判明した。さらに背側CA1をdistal, intermediate, proximalの3領域に分け、学習依存的なシナプス可塑性を解析した結果、distal領域はECIII→CA1シナプスが強化され、proximal領域はCA3→CA1シナプスが強化され、intermedite領域は両シナプスが強化されていた。
Temporal dynamicsの解析では、回避学習後のシナプス多様化は、想起ではなく記銘後に成立する事、GABAA受容体を介する抑制性シナプスの多様化は記銘直後1分以内に、AMPA受容体を介する興奮性シナプスの多様化は5分以内に成立する事が判明した。興奮性と抑制性のシナプス多様化は記銘10分後が最大で、徐々に減衰しながら維持された。この減衰曲線はエビングハウスの忘却曲線(1885年)とよく一致した。
また、Shannonの情報理論(1948年)を元に、回避学習後に多様化されたシナプスをエントロピー解析し、左右の背側CA1錐体細胞群における拡大情報量を初めて定量した。回避学習後のCA1シナプス多様化による拡大情報量は、最大12.5 mega bitsであると試算された。さらにNon-stationary fluctuation analysisでは、回避学習はポストシナプス側のAMPA受容体open channel数を増加されるだけでなく、GABAA受容体のopen channel数も有意に増加させる事が判明した。分子レベルでは、回避学習依存的なGABAA受容体β3 subunitにおけるSer408-409のリン酸化を特定した。

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。

  • 研究成果

    (5件)

すべて 2019 2018 その他

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件、 オープンアクセス 1件) 備考 (2件)

  • [雑誌論文] Learning promotes subfield-specific synaptic diversity in hippocampal CA1 neurons.2019

    • 著者名/発表者名
      Sakimoto Y, Mizuno J, Kida H, Kamiya Y, Ono Y, Mitsushima D.
    • 雑誌名

      Cerebral Cortex

      巻: 29 ページ: 2183-2195

    • DOI

      10.1093/cercor/bhz022.2019

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] FABP3 in the anterior cingulate cortex modulates the methylation status of the glutamic acid decarboxylase67 promoter region.2018

    • 著者名/発表者名
      Yamamoto Y, Kida H, Kagawa Y, Yasumoto Y, Miyazaki H, Islam A, Ogata M, Yanagawa Y, Mitsushima D, Fukunaga K, Owada Y.
    • 雑誌名

      Journal of Neuroscience

      巻: 38 ページ: 10411-10423

    • DOI

      10.1523/JNEUROSCI.1285-18.2018.

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Reduction of spike generation frequency by cooling in brain slices from rats and from patients with epilepsy.2018

    • 著者名/発表者名
      Nomura S, Kida H, Hirayama Y, Imoto H, Inoue T, Moriyama H, Mitsushima D, Suzuki M.
    • 雑誌名

      J Cereb Blood Flow Metab

      巻: 印刷中 ページ: 1-9

    • DOI

      10.1177/0271678X18795365.

    • 査読あり
  • [備考] Learning Promotes Synaptic Diversity

    • URL

      https://academic.oup.com/cercor/article/29/5/2183/5364044

  • [備考] 日本生理学会 Science Topics

    • URL

      http://physiology.jp/science-topic/22081/

URL: 

公開日: 2019-12-27  

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