運動学習時にシナプス長期増強・抑圧を引き起こす運動野神経回路の描出

运动学习过程中引起突触长时程增强和抑制的运动皮层神经回路的描绘

• 批准号: 21K15200
• 负责人: 孫 在隣
• 金额: $ 2.91万
• 依托单位: Osaka University (2022)National Institute for Physiological Sciences (2021)
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21K15200/
• 关键词: 運動学習; 大脳皮質運動野; シナプス可塑性; マウス; 神経回路; スパイン可塑性; シナプス長期増強; 電子顕微鏡

動物は学習により外的環境に適応する。その過程における脳内変化は、神経回路の再構築として現れ、可塑的なシナプスの結合変化がそれを可能にしていると考えられている。本研究課題では、運動学習中の大脳皮質運動野におけるシナプス可塑性を観察し、神経回路がどのように結合変化をみせるのかについて、網羅的解析を行っている。大脳皮質錐体細胞には、シナプス後構造として、樹状突起上にスパインと呼ばれる突起が存在する。このスパインが新生することは、新たな神経回路が形成されたことを示す形態変化である。運動学習中には運動野においてスパイン新生が頻繁に観察されるが、この新生されたスパインに結合するシナプス前軸索の由来については不明であった。本研究では、運動学習中の運動野におけるスパイン動態を2光子顕微鏡により生体観察し、さらにその脳組織標本を用いて、免疫組織化学や電子顕微鏡観察を経ることにより、新生スパインへの入力元の同定に成功した。それにより、学習中に出現するスパインには皮質錐体細胞由来の軸索が、学習した技能を維持する際には皮質下（視床）からの軸索終末がシナプスを形成することが判明した（Sohn et al., Science Advances, 2022）。すなわち、シナプス前細胞の由来によって、シナプス後構造の動態が特徴的な時間的変化をみせることが示唆された。これは、これまで学習の延長として捉えられてきた記憶のメカニズムが、実は異なる神経回路が担当していることを示す所見であった。

Animals learn to adapt to their environment. In the process of transformation, the reconstruction of the mental circuit, the transformation of the plastic circuit, the transformation of the plastic circuit, the transformation of the internal structure, the transformation of the internal structure, and the transformation of the internal structure. This research topic is to investigate the plasticity of the motor field of the cortex, the combination of the brain circuit and the analysis of the network in motor learning. There are many kinds of processes in cortical pyramidal cells. This is the first time that a new brain has been formed. In sports learning, the origin of the new generation is unknown. In this study, we successfully examined the dynamics of sports field in sports learning by 2-photon microscopy, immunohistochemistry and electron microscopy. The axonal origin of cortical pyramidal cells and the axonal terminal formation of cortical pyramidal cells during learning were identified (Sohn et al., Science Advances, 2022）。The origin and evolution of the pre-cell and post-cell structures and the dynamic characteristics of the pre-cell and post-cell are discussed. This is the first time I've ever seen a person who's been in a relationship with someone else.

项目成果

大脳皮質神経回路の空間的・時間的シナプス結合選択性

大脑皮层神经回路的时空突触连接选择性

• 发表时间: 2023
• 作者: Sohn Jaerin;Suzuki Mototaka;Youssef Mohammed;Hatada Sayuri;Larkum Matthew E.;Kawaguchi Yasuo;Kubota Yoshiyuki;孫 在隣
• 通讯作者: 孫 在隣

「学んだ」ことが「身につく」ときの脳の変化

当“习得”的东西“习得”时，大脑会发生变化

Humboldt University of Berlin(ドイツ)

柏林洪堡大学（德国）

Temporally-selective reconfiguration of cortical synapses underlies acquisition of proficient motor skill

皮质突触的时间选择性重构是获得熟练运动技能的基础

• 发表时间: 2023
• 作者: Sohn Jaerin;Suzuki Mototaka;Youssef Mohammed;Hatada Sayuri;Larkum Matthew E.;Kawaguchi Yasuo;Kubota Yoshiyuki;孫 在隣;Jaerin Sohn
• 通讯作者: Jaerin Sohn

Presynaptic control of spine dynamics for learning and memory in neocortex

新皮质学习和记忆中脊柱动力学的突触前控制

• 发表时间: 2021
• 作者: Jaerin Sohn;Mototaka Suzuki;Sayuri Hatada; Mohammed Youssef;Matthew E Larkum;Yasuo Kawaguchi;Yoshiyuki Kubota
• 通讯作者: Yoshiyuki Kubota