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記憶固定化を可能にする複数の神経細胞の膜電位動態の解明

阐明多个神经元的膜电位动力学，以实现记忆巩固

基本信息

批准号：
20J22732
负责人：
野口朝子
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

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20J22732/
关键词：
海馬記憶固定化リップル波膜電位抑制

项目摘要

本研究では、記憶を司る海馬において記憶固定化の機序解明を目指してきた。学習時に活動した海馬錐体細胞の発火パターンは、休息時に生じるリップル波（100-250 Hzの脳波）とともに再生され記憶固定化に寄与するとされるが、その発火の順序が決まる機序は不明であった。申請者は、神経細胞が発火に至るまでの過程である膜電位に着目し、独自の実験技術により初めて海馬錐体細胞の発火の順序が決まる過程を捉えた。その結果、リップル波の直前に錐体細胞が一時的に抑制され、この抑制が大きいほどリップル中の発火タイミングが遅いことが分かった。また複数の細胞間でもこの抑制が小さい細胞から先に発火しやすいことを示した。従って、リップル波直前の抑制性神経細胞の活動がリップル波中の錐体細胞の発火タイミングを制御することが示唆された。そこで、抑制性神経細胞の一種でありリップル波中に活動を上昇させるパルバルブミン陽性インターニューロン（PV）の活動を光遺伝学的に阻害した。その結果、PVの活動をリップル波直前に阻害すると過分極が減弱し、リップル波中の錐体細胞の発火タイミングも早まることが示唆された。以上より、リップル波直前のPVの活動がリップル波に伴う錐体細胞の発火の順序を制御し、その時空間的な多様性が豊富な発火シークエンスを生み出すことを提案した。最後にこうした抑制性入力による発火タイミングの制御が生後発達期にどのように成熟するのかを検証した。リップル波が観測され始めた生後16日齢以降のマウス海馬錐体細胞の膜電位を初めて記録した。生後16日齢では錐体細胞への抑制性入力が小さく、リップル波直前の過分極とリップル波中の発火タイミング制御も不十分であった。こうした抑制性入力および錐体細胞の発火タイミング制御の成熟はPVの機能的な成熟時期と一致し、リップル波に伴う錐体細胞の活動の時間的制御へのPVの寄与を裏付けている。

This study is aimed at elucidating the mechanism of memory immobilization in hippocampus. The firing sequence of hippocampal pyramidal cells during learning and rest is unknown. The firing sequence of hippocampal pyramidal cells is unknown. The applicant has identified the process of membrane potential activation and activation of hippocampal pyramidal cells. As a result of this, the cone cells in the front of the wave are temporarily inhibited, and the inhibition is greatly reduced. A number of intercellular factors inhibit the growth of small cells. The activity of inhibitory neurons in the brain before and after the brain wave is inhibited by the activity of pyramidal cells in the brain wave. A kind of inhibitory neuron whose activity increases in the middle of the wave. The activity of the inhibitory neuron (PV) is inhibited by light. As a result, PV activity is reduced in the presence of a negative polarity, and the activity of pyramidal cells in the presence of a negative polarity is reduced. The activity of PV in front of the above waves is controlled by the sequence of fire in pyramidal cells, and the diversity of time and space is proposed. Finally, the inhibition of entry force, the control of post-natal development, the development of maturity, and the identification of The membrane potential of hippocampal pyramidal cells was recorded at the beginning of 16 days after birth. On the 16th day after birth, the inhibitory force of pyramidal cells was small, and the inhibitory force of pyramidal cells was small. The inhibitory force and the development of pyramidal cells control the maturation and function of PV. The maturation period of pyramidal cells is consistent with that of pyramidal cells.