2017 Fiscal Year Annual Research Report
Acquisition and consolidation of spatial memory by hippocampal predicitve computation
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15H04265
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| Research Institution | Institute of Physical and Chemical Research |
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Principal Investigator |
深井 朋樹 国立研究開発法人理化学研究所, 脳科学総合研究センター, チームリーダ (40218871)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | シナプス可塑性 / 樹状突起 / カルシウムスパイク / 領野間連絡 / 海馬 / 正準相関解析 / ノンレム睡眠 / UP-DOWN状態遷移 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
海馬CA1や海馬CA3の錐体細胞において、頂部樹状突起へのシナプス入力と細胞体周辺へのシナプス入力との相互作用を記述する新しいモデルを構築した。この神経細胞モデルは、頂部と基部のシナプス入力間で正準相関解析が遂行する。ニューロン間のリカレント結合の学習の安定性を担保するために、細胞体ではなく樹状突起間に相互抑制が働くメカニズムを導入した。このモデルをもちいて複雑な迷路課題の学習を行った。モデルは細胞体周辺のリカレントなシナプス入力が生成する自発発火と、頂部樹状突起への場所情報の入力との相関を学習することで、素早い学習を可能にした（Haga and Fukai, bioRxiv, doi://https://doi.org/10.1101/165613）。
記憶の長期固定化に関係する大脳皮質のUP-DOWN状態遷移の時間パターンは、皮質の領域により統計性が異なる。大脳皮質の非ランダムな結合を考慮してUP-DOWN状態遷移の回路メカニズムをモデル化し、この統計性の違いの生物学的起源と機能的意味を探った。その結果回路構造の詳細に依らず、複数のセルアセンブリ（同期発火する神経細胞集団）の活性化パターンが、単発のUP状態では同期的で、連続的なUP状態では非同期的なことを見出した(Fung and Fukai, under revision)。
大脳皮質の錐体細胞などではニューロンペア間に複数のシナプス結合が存在することが知られているが、その機能的意味はよくわかっていない。冗長なシナプス結合を樹状突起上に分布させることで、外部入力のサンプリングと推定を最適に実装できることを神経細胞モデルを用いて証明した（Hiratani and Fukai, under revision, bioRxiv, doi:https://doi.org/10.1101/127407）。
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| Research Progress Status |
29年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
29年度が最終年度であるため、記入しない。
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Research Products
(12 results)
