脳局所神経回路における回路トポロジーの自己組織的制御メカニズム

2010 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 19500256
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 生体生命情報学
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 片山 統裕 東北大学, 大学院・情報科学研究科, 准教授 (20282030)
• 研究分担者: 辛島 彰洋 東北大学, 大学院・情報科学研究科, 助教 (40374988) ; 中尾 光之 東北大学, 大学院・情報科学研究科, 教授 (20172265)
• 研究期間 (年度): 2007 – 2010
• キーワード: 脳情報処理

研究概要

本研究では, 急性脳スライス標本を用いた電気生理学実験と数理モデリング・シミュレーションを組み合わせることにより, 局所神経回路活動のダイナミクスと自己組織化過程を解析した.その結果, 自発活動によって生じる准安定的なニューロン集団ダイナミクスの遷移に伴い, 回路構造が自律的に変化する様子を明らかにした.また, 自己組織化の際にはシナプス結合強度の分布にある程度の頑健性があることが示唆された.

研究成果

• [雑誌論文] Multi-neuron Action Potentials Recorded with Tetrode are not Instantaneous Mixtures of Single Neuronal Action Potentials (2009)
  • 著者名/発表者名: Yasushi Shiraishi, Norihiro Katayama, Tetsuya Takahashi, Akihiro Karashima and Mitsuyuki Nakao
  • 雑誌名: Proc 31st IEEE EMBS ページ: 4019-4022
  • 査読あり
• [雑誌論文] 神経スパイクの相互相関解析を利用したシナプス結合強度のモデルベース推定 (2008)
  • 著者名/発表者名: 菊池修, 片山統裕, 辛島彰洋, 中尾光之
  • 雑誌名: 生体医工学 巻: 46巻 (6号) ページ: 667-674
  • 査読あり
• [雑誌論文] 複数ニューロン記録用多重電極の設計支援を志向した3次元神経組織モデルの構築 (2008)
  • 著者名/発表者名: 久保貴嗣, 片山統裕, 辛島彰洋, 中尾光之
  • 雑誌名: 生体医工学 巻: 46巻 (6号) ページ: 675-683
  • 査読あり
• [雑誌論文] The 3D position estimation of neurons in the hippocampus based on the multi-site multi-unit recordings with silicon tetrodes (2008)
  • 著者名/発表者名: T. Kubo, N. Katayama, A. Karashima, M. Nakao
  • 雑誌名: Proc IEEE EMBS 巻: 2008巻 ページ: 5021-5024
  • 査読あり
• [学会発表] 多点細胞外活動電位を利用したニューロン位置推定法の計算機実験に基づく評価 (2010)
  • 著者名/発表者名: 孫昊, 片山統裕, 白石泰士, 辛島彰洋, 中尾光之
  • 学会等名: 電子情報通信学会MEとバイオサイバネティックス研究会
  • 発表場所: 仙台
  • 年月日: 20101118-19
• [学会発表] Analysis of spatiotemporal profile of extracellular action potential of a hippocampal pyramidal neuron : a computer simulation study (2010)
  • 著者名/発表者名: H. Son, N. Katayama, A. Karashima, M. Nakao
  • 学会等名: 5th Int Sympo Med, Bio-, Nano-Electronics
  • 発表場所: Tohoku Univ, 仙台
  • 年月日: 20100224-25
• [学会発表] Wavelet analysis of spatio-temporal profile of extracellular action potential of multi-compartment model of a hippocampal pyramidal cell (2010)
  • 著者名/発表者名: 孫昊, 片山統裕, 白石泰士, 辛島彰洋, 中尾光之
  • 学会等名: 第49回日本生体医工学会大会
  • 発表場所: 大阪
  • 年月日: 20100125-27
• [学会発表] Self-organization process of network structure in a STDP neural network model (2009)
  • 著者名/発表者名: N. Katayama, S. Yamada, A. Karashima, M. Nakao
  • 学会等名: 日本神経科学学会
  • 発表場所: 名古屋
  • 年月日: 20090916-18
• [学会発表] マウス視床皮質スライスの多点電位記録によるシナプス応答の解析 (2009)
  • 著者名/発表者名: 荒井香, 片山統裕, 白石泰士, 辛島彰洋, 中尾光之
  • 学会等名: 電子情報通信学会
  • 発表場所: 仙台
  • 年月日: 2009-11-13
• [学会発表] 急性海馬CA3スライス内神経回路の准安定なダイナミクス (2009)
  • 著者名/発表者名: 高所晃一, 片山統裕, 辛島彰洋, 中尾光之
  • 学会等名: 第24回生体・生理工学シンポジウム, 計測自動制御学会
  • 発表場所: 仙台
  • 年月日: 2009-09-25
• [学会発表] A three-dimensional neural tissue model of hippocampal CA3 field for simulation of multiunit recording with multi-site electrodes (2008)
  • 著者名/発表者名: T. Kubo, N. Katayama, A. Karashima, M. Nakao
  • 学会等名: Neurosci. Res.
  • 発表場所: 名古屋
  • 年月日: 20080709-11
• [学会発表] Balanced reorganization of hippocampal CA3 neural network in vitro (2008)
  • 著者名/発表者名: O. Kikuchi, N. Katayama, A. Karashima, M. Nakao
  • 学会等名: Intl Sympo Bio-and Nano-Electronics
  • 発表場所: 仙台
  • 年月日: 20080305-06
• [学会発表] A three-dimensional model of hippocampal tissue for assessment of multisite electrode characteristics (2008)
  • 著者名/発表者名: T. Kubo, N. Katayama, O. Kikuchi, A. Karashima, M. Nakao
  • 学会等名: Intl Sympo Bio-and Nano-Electronics
  • 発表場所: 仙台
  • 年月日: 20080305-06
• [学会発表] Modeling of extracellular multiple neuronal activities based on the multi-unit recording (2007)
  • 著者名/発表者名: T. Kubo, N. Katayama, H. Mushiake, O. Kikuchi, A. Karashima, M. Nakao
  • 学会等名: Neurosci. Res.
  • 発表場所: 横浜
  • 年月日: 2007-09-11
• [学会発表] Activity-dependent organization of associative neuronal dynamics of the hippocampal CA3 network in vitro (2007)
  • 著者名/発表者名: O. Kikuchi, N. Katayama, A. Karashima, M. Nakao
  • 学会等名: Neurosci. Res.
  • 発表場所: 横浜
  • 年月日: 2007-09-10
• [備考]
  • URL: http://www.biomdl.ecei.tohoku.ac.jp/index-j.html