Bottom-up approach to reveal the effect of hippocampal adult neurogenesis on spatial learning

自下而上的方法揭示海马成人神经发生对空间学习的影响

基本信息

批准号：
20J21486
负责人：
森谷文香
金额：
$ 2.18万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2020
资助国家：
日本
起止时间：
2020-04-24 至 2023-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

認知機能の低下を伴う疾患では，海馬の成体神経新生やパターン分離，統合的な情報処理といった機能の異常性が報告されている．成体神経新生とは，成体脳内でも神経細胞が産生する現象を指す．また，パターン分離や統合的な情報処理の機能は，海馬の情報入力部位である歯状回が担っており，成体神経新生が起こる部位でもある．しかし，上記の機能や現象と、海馬のボトムスケールに当たる神経細胞の発火や空間情報処理の特性との関連の詳細は明らかでない．具体的には，成体神経新生により，異なる電気生理学的特徴を持つ未熟神経細胞が存在し続けることが、海馬の神経回路網に与える影響は解明されていない．さらに，歯状回に存在する2種類の興奮性細胞である苔状細胞と顆粒細胞それぞれの空間情報処理の詳細は分かっていない．そこで，前者の問題に対し，海馬の培養神経回路網においてDAPT投与により未熟神経細胞の割合を減少させ．培養に伴う回路網の電気活動の変化を調べた．高密度微小電極アレイを用い，回路網のスパイクと同期バーストにおける培養日数に伴う変化を対照群と比較した．その結果，未熟神経細胞の存在により，情報伝達の強い長距離結合の形成および強い結合を多く持つハブの一様分布が促進されることや，培養日数に伴い同期バーストの部分的伝搬パターンが取り除かれ，全体に伝搬するパターンのみ残ることを示した．また，後者の問題に対しては，University of PennsylvaniaのSong & Ming Labに研究留学し，in vivoにおいて，マウスが異なる環境を空間探索行動する際の海馬の歯状回の細胞の活動パターンを検証した．得られた電気活動の特徴量から，苔状と顆粒細胞の活動に分別し，海馬の歯状回の中間側から腹側における，各細胞の発火特性および異なる環境を区別して場所細胞が表現するリマッピングと呼ばれる特性を，初めて明らかにした．

涉及认知下降的疾病报告了功能异常，例如海马中的成人神经发生，模式分离和综合信息处理。成人神经发生是指成年大脑中神经元的现象。此外，模式分离和综合信息处理的功能由齿状回，海马中的信息输入位点进行，也是发生成人神经发生的部位。然而，上述功能与现象之间的关系以及在海马底层的神经元点火和空间信息处理的特征尚不清楚。具体而言，由于成人神经发生，具有不同电生理特征的未成熟神经元对海马神经网络的持续存在的影响尚未澄清。此外，未知的是苔藓细胞和颗粒细胞的空间信息处理的细节，这是齿状回中存在的两种类型的兴奋性细胞。因此，为了应对前一种问题，海马培养的神经网络中的DAPT给药降低为未成熟神经元的比例。我们研究了由于培养物而引起的电路网络电活动的变化。使用高密度的微电极阵列，将网络尖峰的变化和与对照组的培养天数相比。结果，未成熟神经元的存在促进了具有许多牢固键的牢固长距离键的形成和集线器的均匀分布，并且同步爆发的部分传播模式可以随着培养天数的形式去除，并且只有在整个残留物中宣传的模式。此外，为了应对后一个问题，我们在宾夕法尼亚大学的歌曲与明日实验室中学习了国外，并检查了小鼠在体内空间探索不同环境时，研究海马齿状回的活性模式。将获得的电活动的特征分为苔藓和颗粒细胞，这是我们首次揭示了一种称为重映射的特征，该特征是通过区分每个细胞的发射特性和不同环境与Hippocampus和Hippocampus和腹侧的齿状回的中部的不同环境来表达的。

项目成果

期刊论文数量（10）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Change in network dynamics over time by administering Notch response inhibitor DAPT to hippocampal culture

DOI：
10.1109/embc46164.2021.9630696
发表时间：
2021-11
期刊：
2021 43rd Annual International Conference of the IEEE Engineering in Medicine & Biology Society (EMBC)
影响因子：
0
作者：
Fumika Moriya;K. Shimba;K. Kotani;Y. Jimbo
通讯作者：
Fumika Moriya;K. Shimba;K. Kotani;Y. Jimbo

海馬の培養神経回路網における未熟神経細胞の割合と情報伝搬の特性の関係

海马培养神经网络中未成熟神经元比例与信息传播特性的关系

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
Moriya Fumika;Shimba Kenta;Kotani Kiyoshi;Jimbo Yasuhiko;中根杏樹;岡知彦;櫛引洸佑（東京大学）;森谷文香，榛葉健太，小谷潔，神保泰彦
通讯作者：
森谷文香，榛葉健太，小谷潔，神保泰彦

DAPT投与による未熟神経細胞の減少がもたらす海馬の培養神経回路網の同期活動の時間的変化

DAPT 给药减少未成熟神经元引起的培养海马神经网络同步活动的时间变化

DOI：
发表时间：
2021
期刊：
影响因子：
0
作者：
Kushibiki;K.; Ozaki;S.; Takeda;M.; Hosobata;T.; Yamagata;Y.; Morita;S.; Nakagawa;K.; Saiki;T.; Ohtake;Y.; Tsuzuki;T.; Mitsui;K.; Okita;H.; Motohara;K.; Takahashi;H.; Konishi;M.; Kato;N. M.; Koyama;S.; Chen;N.; Homan;S.; Yasuda;A.;森谷文香，榛葉健太，小谷潔，神保泰彦
通讯作者：
森谷文香，榛葉健太，小谷潔，神保泰彦

Disrupted Pattern Separation of Neuronal Network by Increasing the Number of Newborn Neurons Excessively

过度增加新生神经元数量破坏神经元网络的模式分离