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2019 年度 実績報告書

海馬・嗅内野の空間表象を生成する神経演算原理の解明

公募研究

研究領域生物ナビゲーションのシステム科学
研究課題/領域番号 19H04937
研究機関大阪市立大学

研究代表者

北西 卓磨  大阪市立大学, 大学院医学研究科, 講師 (90722116)

研究期間 (年度) 2019-04-01 – 2021-03-31
キーワード海馬 / 嗅内野 / 場所細胞 / 情報伝達 / 大規模神経活動計測 / 光遺伝学
研究実績の概要

哺乳類のナビゲーション行動には、海馬体という脳領域の「場所細胞」と嗅内野の「頭方向細胞」や「格子細胞」が重要な役割を担うと考えられている。これらの神経細胞の性質はこれまで綿密に調べられてきた一方、これらの細胞の空間選択的な神経活動パターンを生みだす回路メカニズムや、生みだされた神経活動パターンが下流の脳領域にどのように分配されるかという機構は不明なままである。本研究は、大規模細胞外計測と光遺伝学とを組み合わせた独自の生体脳活動計測法により、これらの情報伝達の実体を明らかにすることを目的としている。本年度は、海馬CA3野における場所細胞の発火活動と局所電位を大規模に計測しつつ、さらに、その下流領域にあたるCA1野の局所電位も同時計測するための、256点からなる大規模シリコンプローブ電極を新たに作成した。また、海馬体からの情報の送出について、海馬体の出力領域である海馬台から下流の4領域への空間情報の分配について調べた。海馬台はその1シナプス上流のCA1野とくらべて、低選択性・高発火率の情報表現を持ち、この情報表現は神経回路上の加法性ノイズに対して頑強であることが分かった。さらに、海馬台は、この頑強な空間情報を下流の4領域へと均等に分配することが分かった。これらの結果から、海馬台は、海馬体からの空間情報の分配に重要な役割を果たすことを初めて明らかにした。こうした成果をまとめ、発表論文の作成にとりかかった。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

海馬CA3野における場所細胞の生成メカニズムを調べるための新たな大規模シリコンプローブを作成した。また、海馬体から下流の脳領域への空間情報の分配について、まとまった結果を得て論文執筆にとりかかった。これらの状況からおおむね順調に進展していると判断した。

今後の研究の推進方策

海馬体から下流の脳領域への空間情報の分配について、早期に論文発表をおこなう。また、新たな大規模電極を、海馬CA3/CA1野の同時計測に適用し、場所細胞の生成メカニズムを追求する。

  • 研究成果

    (9件)

すべて 2020 2019

すべて 雑誌論文 (2件) (うち国際共著 1件、 査読あり 2件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (7件) (うち国際学会 5件)

  • [雑誌論文] Cell type, sub-region, and layer-specific speed representation in the hippocampal?entorhinal circuit2020

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

      Scientific Reports

      巻: 10 ページ: 1407

    • DOI

      10.1038/s41598-020-58194-1

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Entorhinal Layer II Calbindin-Expressing Neurons Originate Widespread Telencephalic and Intrinsic Projections2019

    • 著者名/発表者名
      Ohara Shinya、Gianatti Michele、Itou Kazuki、Berndtsson Christin H.、Doan Thanh P.、Kitanishi Takuma、Mizuseki Kenji、Iijima Toshio、Tsutsui Ken-Ichiro、Witter Menno P.
    • 雑誌名

      Frontiers in Systems Neuroscience

      巻: 13 ページ: 54

    • DOI

      10.3389/fnsys.2019.00054

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [学会発表] Pathway-specific information outflow from the subiculum2019

    • 著者名/発表者名
      Kitanishi T, Umaba R, Mizuseki K
    • 学会等名
      49th Society for Neuroscience
    • 国際学会
  • [学会発表] 海馬台からの経路選択的な情報送出:投射先を光同定した大規模活動計測による解析2019

    • 著者名/発表者名
      北西卓磨
    • 学会等名
      第93回日本薬理学会年会
  • [学会発表] 高汎用性ハイブリッド手法による行動軌跡からの状態推定と特徴抽出2019

    • 著者名/発表者名
      木村幸太郎、山崎修平、北西卓磨、依田憲、高橋晃周、上川内あずさ、飛龍志津子、前川卓也
    • 学会等名
      第42回日本神経科学大会
    • 国際学会
  • [学会発表] 海馬台から投射先領域への経路選択的な情報伝達2019

    • 著者名/発表者名
      北西卓磨、馬場良子、水関健司
    • 学会等名
      第42回日本神経科学大会
    • 国際学会
  • [学会発表] 海馬-嗅内皮質における細胞種、領域特異的な速度表現2019

    • 著者名/発表者名
      岩瀬元貞、北西卓磨、水関健司
    • 学会等名
      第42回日本神経科学大会
    • 国際学会
  • [学会発表] 海馬台の投射先選択的な神経細胞の分布とシナプス後細胞の投射先2019

    • 著者名/発表者名
      馬場良子、北西卓磨、水関健司
    • 学会等名
      第42回日本神経科学大会
    • 国際学会
  • [学会発表] 大規模計測と光遺伝学をもちいた海馬領域間伝達の解明2019

    • 著者名/発表者名
      北西卓磨
    • 学会等名
      第4回脳科学研究センターセミナー

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公開日: 2021-01-27  

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