リハビリテーションにおける神経回路再生プロセスに関する理論的研究

2009 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 19700281
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 生体生命情報学
• 研究機関: 山形大学
• 研究代表者: 久保田 繁 山形大学, 大学院・医学系研究科, 准教授 (60396588)
• 研究期間 (年度): 2007 – 2009
• キーワード: 可塑性 / シナプス競合 / NMDA受容体 / GABA / STDP

研究概要

神経損傷後のリハビリテーション治療のさらなる向上のためには、神経回路の再生過程で起こる、シナプス組織化の機構を解明することが重要である。そこで、神経損傷等によって誘発される、NMDA受容体サブユニット発現やGABA抑制の変化が回路組織化に及ぼす影響について、皮質錐体細胞モデルを構築して解析を行った。その結果、これらの分子機構の協調が、シナプスの長期増強/減弱バランス、ヘッブ性、競合といった機能的特性を調節することで、回路の可塑的変化を制御し得ることを明らかにした。

研究成果

• [雑誌論文] A variety of competitive properties arises from STDP incorporating metaplastic regulation (2010)
  • 著者名/発表者名: S. Kubota, J. Rubin, T. Kitajima, T. Nakamura
  • 雑誌名: Artificial Life and Robotics (accepted)
  • 査読あり
• [雑誌論文] Possible role of cooperative action of NMDA receptor and GABA function in developmental plasticity (2010)
  • 著者名/発表者名: S. Kubota, T. Kitajima
  • 雑誌名: Journal of Computational Neuroscience 28 ページ: 347-359
  • 査読あり
• [雑誌論文] Modulation of LTP/LTD balance in STDP by an activity-dependent feedback mechanism (2009)
  • 著者名/発表者名: S. Kubota, J. Rubin, T. Kitajima
  • 雑誌名: Neural Networks 22 ページ: 527-535
  • 査読あり
• [雑誌論文] Local excitation solutions in one-dimensional neural fields by external input stimuli (2009)
  • 著者名/発表者名: S. Kubota, K. Hamaguchi, K. Aihara
  • 雑誌名: Neural Computing and Applications 18 ページ: 591-602
  • 査読あり
• [雑誌論文] A model for synaptic development regulated by NMDA receptor subunit expression (2008)
  • 著者名/発表者名: S. Kubota, T. Kitajima
  • 雑誌名: Journal of Computational Neuroscience 24 ページ: 1-20
  • 査読あり
• [学会発表] STDP学習におけるヘッブ則-反ヘッブ則間のスイッチングについて (2010)
  • 著者名/発表者名: 久保田繁, J. Rubin
  • 学会等名: 平成21年度第6回情報処理学会東北支部研究会
  • 発表場所: 山形大学, 米沢
  • 年月日: 2010-03-05
• [学会発表] 皮質神経興奮の不規則性に関する理論研究 (2010)
  • 著者名/発表者名: 佐々木寛之, 久保田繁, 中村孝夫
  • 学会等名: 平成21年度第6回情報処理学会東北支部研究会
  • 発表場所: 山形大学, 米沢
  • 年月日: 2010-03-05
• [学会発表] NaP-channel in subthreshold resonance oscillation (2009)
  • 著者名/発表者名: T. Kitajima, S. Kubota
  • 学会等名: Program of Neuroscience 2009
  • 発表場所: Chicago
  • 年月日: 2009-10-19
• [学会発表] Cortical GABA inhibition and activity- and subunit-dependent desensitization of NMDA receptors precisely regulate the LTP/LTD ratio in STDP, 脳と心のメカニズム第10回夏のワークショップ (2009)
  • 著者名/発表者名: S. Kubota, J. Rubin, T. Kitajima
  • 学会等名: 北海道厚生年金会館
  • 発表場所: 札幌
  • 年月日: 2009-08-09
• [学会発表] A model for burst firing activity induced by cortical inputs in the subthalamic nucleus neuron, 脳と心のメカニズム第10回夏のワークショップ (2009)
  • 著者名/発表者名: S. Kubota, J. Rubin
  • 学会等名: 北海道厚生年金会館
  • 発表場所: 札幌
  • 年月日: 2009-08-09
• [学会発表] How balance between LTP and LTD can be controlled in spike-timing-dependent learning rule (2009)
  • 著者名/発表者名: S. Kubota, T. Kitajima
  • 学会等名: In Proceedings of International Joint Conference on Neural Networks (IJCNN2009)
  • 発表場所: Atlanta, USA
  • 年月日: 2009-06-16
• [学会発表] 発達に伴う神経発火パターンの変化に関する数値計算モデル (2009)
  • 著者名/発表者名: 松原貴行, 久保田繁, 北嶋龍雄
  • 学会等名: 平成20年度第6回情報処理学会東北支部研究会
  • 発表場所: 山形大学, 米沢
  • 年月日: 2009-03-09
• [学会発表] 発達期の活動電位波形の変化がシナプス可塑性に及ぼす影響について (2009)
  • 著者名/発表者名: 阿部亮太, 久保田繁, 北嶋龍雄
  • 学会等名: 平成20年度第6回情報処理学会東北支部研究会
  • 発表場所: 山形大学, 米沢
  • 年月日: 2009-03-09
• [学会発表] Synaptic cooperation and competition in STDP learning rule. (2008)
  • 著者名/発表者名: S. Kubota, T. Kitajima
  • 学会等名: In Koeppen et al. (eds. ) Advances in Neuro-Information Processing part I, Springer LNCS
  • 発表場所: ICONIP, Auckland
  • 年月日: 2008-11-25
• [学会発表] シナプス受容体の遺伝子発現が臨界期を制御するメカニズムに関する理論モデル (2008)
  • 著者名/発表者名: 久保田繁, 北嶋龍雄
  • 学会等名: 第51回自動制御連合講演会
  • 発表場所: 山形大学, 米沢
  • 年月日: 2008-11-22
• [学会発表] NMDA受容体発現及びGABA抑制の臨界期における役割について (2008)
  • 著者名/発表者名: 久保田繁, 北嶋龍雄
  • 学会等名: 第31回日本神経科学大会, 東京国際フォーラム
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2008-07-09
• [学会発表] GABA抑制とNMDA受容体サブユニット発現が神経回路形成に及ぼす影響に関する理論的考察 (2008)
  • 著者名/発表者名: 久保田繁, 北嶋龍雄
  • 学会等名: 第9回山形ニューロサイエンス研究会
  • 発表場所: 山形大学, 山形
  • 年月日: 2008-06-21
• [学会発表] A model for biophysical mechanisms underlying competition among synapses. (2008)
  • 著者名/発表者名: S. Kubota, T. Kitajima
  • 学会等名: In Robert Trappl (ed. ) Cybernetics and Systems
  • 発表場所: EMCSR, Vienna
  • 年月日: 2008-03-27
• [学会発表] 発達期のシナプス受容体の遺伝子発現がシナプス回路の組織化に及ぼす影響に関する理論解析 (2008)
  • 著者名/発表者名: 久保田繁, 北嶋龍雄
  • 学会等名: 平成19年度情報処理学会東北支部研究会
  • 発表場所: 山形大学, 米沢
  • 年月日: 2008-03-11
• [学会発表] 老化に伴うシナプス受容体の遺伝子発現とワーキングメモリー能力の関係に関する数値計算モデル (2008)
  • 著者名/発表者名: 唐澤美幸, 久保田繁, 北嶋龍雄
  • 学会等名: 平成19年度情報処理学会東北支部研究会
  • 発表場所: 山形大学, 米沢
  • 年月日: 2008-03-11
• [学会発表] Modeling study of the synaptic competition induced by NMDA receptor-mediated regulation of spike-timing-dependent plasticity (2008)
  • 著者名/発表者名: S. Kubota, T. Kitajima
  • 学会等名: In Proceedings of the thirteenth International Symposium on Artificial Life and Robotics (AROB 13th 08)
  • 発表場所: Plaza, Beppu, Oita
  • 年月日: 2008-02-01
• [学会発表] 発達期のシナプス回路形成に関する計算論的モデル, 脳と心のメカニズム第8回夏のワークショップ (2007)
  • 著者名/発表者名: 久保田繁, 北嶋龍雄
  • 学会等名: 北海道厚生年金会館
  • 発表場所: 札幌
  • 年月日: 2007-08-23
• [学会発表] スパイクタイミング依存可塑性により誘発されるシナプス間の競合に関するモデル (2007)
  • 著者名/発表者名: 久保田繁, 北嶋龍雄
  • 学会等名: 山形ニューロサイエンス研究会
  • 発表場所: 山形大学, 山形
  • 年月日: 2007-06-23