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2022 年度 実績報告書

海馬から他の脳領域への情報分配メカニズムの解明

研究課題

研究課題/領域番号 20H03356
研究機関大阪公立大学

研究代表者

水関 健司  大阪公立大学, 大学院医学研究科, 教授 (80344448)

研究期間 (年度) 2020-04-01 – 2023-03-31
キーワード海馬 / 情報ルーティング / 経路特異的 / 神経多様体 / シナプス伝達効率 / 海馬台 / 嗅内皮質 / デコーディング
研究実績の概要

海馬ならびに海馬の出口層にあたる海馬台から様々な脳領域へ適切な情報が伝達されることがエピソード記憶の基盤となると考えられている。空間探索行動中のラットの海馬CA1と海馬台から神経活動を記録したデータを用いて、それぞれの脳領域における細胞集団の活動を、様々な手法で次元圧縮して神経多様体を同定した。その結果、海馬台と海馬CA1 では多様体の次元数が異なること、海馬台と海馬CA1の多様体は異なる様式で場所、歩行速度、将来の経路を符号化していることが明らかとなった。さらに、多様体を用いて場所、歩行速度、将来の経路をデコーディングした結果、海馬台の多様体を用いた場合の方がデコーディングの精度が高いことが明らかとなった。加えて、多様体と個々の神経細胞の相関様式も、海馬台と海馬CA1では異なることが明らかとなった。
さらに、海馬CA1、CA3、海馬と解剖学的に相互に直接結合している嗅内皮質の興奮性細胞と抑制性細胞の間のスパイク伝達効率を比較した。その結果、領域、細胞層、細胞種によって、前シナプス細胞の高頻度発火によりスパイク伝達効率が促進される細胞ペアと抑制される細胞ペアの比率が異なること、前シナプス細胞と後シナプス細胞の細胞体間の距離と前シナプス細胞の高頻度発火によるシナプス伝達効率の促進・抑制との相関が異なることが明らかとなった。
これらのことは、海馬へ入力する領域、海馬からの出力を受け取る領域によって情報処理と情報表現が異なることを示唆する。

現在までの達成度 (段落)

令和4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

令和4年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (14件)

すべて 2023 2022

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 2件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (11件) (うち国際学会 7件、 招待講演 3件)

  • [雑誌論文] Fast network oscillations during non-REM sleep support memory consolidation2022

    • 著者名/発表者名
      Mizuseki Kenji、Miyawaki Hiroyuki
    • 雑誌名

      Neuroscience Research

      巻: - ページ: -

    • DOI

      10.1016/j.neures.2022.12.019

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Oscillation-coordinated, noise-resistant information distribution via the subiculum2022

    • 著者名/発表者名
      Mizuseki Kenji、Kitanishi Takuma
    • 雑誌名

      Current Opinion in Neurobiology

      巻: 75 ページ: 102556~102556

    • DOI

      10.1016/j.conb.2022.102556

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] ノーベル賞の神経科学 John O’Keefe,May-Britt Moser,Edvard I.Moser(2014) 場所ニューロンの発見2022

    • 著者名/発表者名
      水関健司
    • 雑誌名

      Clinical Neuroscience

      巻: 40 ページ: 1019~1021

  • [学会発表] Dopamine neurons convey distinct motivational signals in a self-paced decision-making task2023

    • 著者名/発表者名
      Hideyuki Matsumoto, Kenji Mizuseki
    • 学会等名
      第100回日本生理学会大会
    • 国際学会
  • [学会発表] NREM-active and REM-active cells in the limbic and cortical regions are differently modulated by fast network oscillations and behaviors2023

    • 著者名/発表者名
      Risa Kajiya, Hiroyuki Miyawaki, Kenji Mizuseki
    • 学会等名
      第100回日本生理学会大会
    • 国際学会
  • [学会発表] Neural manifold represents diverse spatial information in the subiculum2023

    • 著者名/発表者名
      Shinya Nakai, Takuma Kitanishi, Kenji Mizuseki
    • 学会等名
      第100回日本生理学会大会
    • 国際学会
  • [学会発表] 海馬台における空間情報の表現と情報ルーティング2022

    • 著者名/発表者名
      水関健司
    • 学会等名
      千里ライフサイエンスセミナーT4 脳の情報処理研究の最前線:神経コーディングやオシレーションを中心として
    • 招待講演
  • [学会発表] 大規模電気生理学と光遺伝学を用いた 海馬の記憶メカニズムの解明2022

    • 著者名/発表者名
      水関健司
    • 学会等名
      共創の場形成支援プログラム COI-NEXT政策重点分野(バイオ分野)世界モデルとなる自律成長型人材・技術を 育む総合健康産業都市拠点 先端医科学研究セミナー
    • 招待講演
  • [学会発表] 睡眠中の脳領域横断的な同期活動が記憶を支える2022

    • 著者名/発表者名
      水関健司
    • 学会等名
      日本睡眠学会第47回定期学術集会 シンポジウム24-2 そもそも睡眠とは何か?睡眠の基礎研究の未来を多様な視点から論じる
    • 招待講演
  • [学会発表] Subregion-, cell layer-, and cell type-specific short-term plasticity of spike transmission probability in the hippocampus-entorhinal cortex circuit2022

    • 著者名/発表者名
      Motosada Iwase, Kenji Mizuseki
    • 学会等名
      第45回日本神経科学大会
    • 国際学会
  • [学会発表] NREM-active and REM-active cells in the limbic and cortical regions are differently modulated by fast network oscillations and behaviors2022

    • 著者名/発表者名
      Risa Kajiya, Hiroyuki Miyawaki, Kenji Mizuseki
    • 学会等名
      第45回日本神経科学大会
    • 国際学会
  • [学会発表] Viral targeting of the neurons receiving monosynaptic inputs from two upstream regions2022

    • 著者名/発表者名
      Takuma Kitanishi, Mariko Tashiro, Naomi Kitanishi, Kenji Mizuseki
    • 学会等名
      第45回日本神経科学大会
    • 国際学会
  • [学会発表] Experience-dependent inter-regional coactivations of cell ensembles support memory2022

    • 著者名/発表者名
      Hiroyuki Miyawaki, Kenji Mizuseki
    • 学会等名
      第45回日本神経科学大会
    • 国際学会
  • [学会発表] Neural manifold represents diverse spatial information in the subiculum2022

    • 著者名/発表者名
      Shinya Nakai, Takuma Kitanishi, Kenji Mizuseki
    • 学会等名
      生理学研究所 『大脳皮質を中心とした神経回路:構造と機能、その作動原理』

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公開日: 2023-12-25  

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