Derivation of spatial rules of hetero-synaptic plasticity using the simulation of dendritic reaction-diffusion simulation

利用树突反应扩散模拟推导异质突触可塑性的空间规则

• 批准号: 20K12062
• 负责人: 浦久保 秀俊
• 金额: $ 2.75万
• 依托单位: Fujita Health University (2022)National Institute for Physiological Sciences (2020-2021)
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2020
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2020-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20K12062/
• 关键词: ヘテロシナプス可塑性; Ca2+シグナル; 反応拡散シミュレーション; 計算論的神経科学; 電子顕微鏡画像; シナプス可塑性

まず、シミュレーション結果とスパイン形状の関係を定量的に評価するため、スパインの形状の手動ラベルを補助すると共にスパイン特徴量を導出するソフトウェアを開発した(UNI-EM Annotator)。樹状突起を３次元表示すると共にスパイン部分を手動でラベルできるようにし、ラベルされたスパインの体積・表面積・長さなどの特徴量を計算できるようにした。続いてGPUシミュレータLattice Microbesを用い、ヘテロシナプス可塑性の入力を導くシナプス刺激を行って（6シナプス同時刺激，0.5 Hz，30回）、その際のCa2+シグナル，CaNシグナルのシミュレーションを行った。その結果、シナプス刺激は幹となる樹状突起においてIP3受容体を刺激して、Ca2+-induced Ca2+ release (CICR) が生じて樹状突起Ca2+シグナルがCaN活性を導くことが明らかとなった。CaN活性は首（ネック）が太いスパインへ優先的に拡散することも明らかとなった、これは、ネックが太いスパインにおいてヘテロシナプス可塑性が優先的に生じる可能性を示唆する。スパインネックの太さを実験で観測することは困難であるが、スパインを対象にしたFRAP実験の回復時定数からネックの太さを推測することができる。そこで、現在は、共同研究をお願いして実験実証の可能性を検討している。さらに、樹状突起におけるCICRは細胞内小胞体（ER）の形状に依存して不均質に生じることも示唆されており、対応する実験との比較対照を進める予定である。

The results show that there is a quantitative measurement of the shape of the device, and that the shape of the device can be used manually. The results show that there is a significant difference between the two groups in terms of the number of real-time data (UNI-EM Annotator). The third dimension of the protuberance indicates that the parts of the machine are operated on the surface of the body, the surface of the body, the volume of the body, and the surface of the body. After GPU, the plastic force was applied to the Lattice Microbes. The stimulation was performed at the same time at the same time at 6. 5 Hz,30. The CaN was used for the first time, and the CaN was used for the same time. The results showed that the Ca2+ activity of Ca2+-induced Ca2+ release (CICR) was significantly higher than that of Ca2+ receptor, and the activity of CaN was significantly higher than that of normal control. The first step of CaN activity is the possibility of instigation of the possibility of plasticity. Please tell me that you need to make sure that you don't know what to do. If you want to FRAP the number of times you want to return, you need to check the number of times you want to return. Let's talk about the possibility, present situation, and joint research. The shape of the intracellular small cell body (ER) is dependent on the shape of the small intracellular body (ER). The shape is dependent on the shape of the intracellular small cell body (ER). The shape of the intracellular small cell body (ICS) is dependent on the shape of the intracellular small cell body (ICS).

项目成果

The mechanism for the formation of phase-in-phase assembly at the postsynaptic density

突触后密度阶段相组装的形成机制

• 发表时间: 2023
• 作者: Vikas Pandey;Tomohisa Hosokawa;Yasunori Hayashi;Hidetoshi Urakubo
• 通讯作者: Hidetoshi Urakubo

Simulation of spatiotemporal signaling dynamics for synaptic plasticity using technologies for EM connectomics

使用 EM 连接组学技术模拟突触可塑性的时空信号动力学

• 发表时间: 2021
• 作者: Kobayashi Chiaki;Okamoto Kazuki;Mochizuki Yasuhiro;Urakubo Hidetoshi;Funayama Kenta;Ishikawa Tomoe;Kashima Tetsuhiko;Ouchi Ayako;Szymanska Agnieszka F.;Ishii Shin;Ikegaya Yuji;Hidetoshi Urakubo
• 通讯作者: Hidetoshi Urakubo

記憶とドーパミンの関係：新しい計算モデル

记忆与多巴胺之间的关系：一种新的计算模型

• 发表时间: 2022
• 期刊: Clinical neuroscience
• 作者: 謝祺琳;中野雄太;酒井佑介;笠原浩太;肥後順一;中山勝文;高橋卓也;浦久保 秀俊
• 通讯作者: 浦久保 秀俊

The critical balance between dopamine D2 receptor and RGS for the sensitive detection of a transient decay in dopamine signal.

• DOI: 10.1371/journal.pcbi.1009364
• 发表时间: 2021-09
• 期刊: PLoS computational biology
• 影响因子: 4.3
• 作者: Urakubo H;Yagishita S;Kasai H;Kubota Y;Ishii S
• 通讯作者: Ishii S

コネクトーム：ミクロ・メゾ・マクロレベルの新展開

连接组：微观、中观和宏观层面的新进展

• 发表时间: 2022
• 期刊: 解剖学雑誌
• 作者: 浦久保 秀俊;渡我部 昭哉;中江 健;石井 信;銅谷 賢治
• 通讯作者: 銅谷 賢治