記憶を生み出す神経回路可塑性の光技術を駆使した理解

了解使用光学技术生成记忆的神经回路的可塑性

• 批准号: 22H02721
• 负责人: 川口 真也
• 金额: $ 11.15万
• 依托单位: Kyoto University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22H02721/
• 关键词: シナプス可塑性; 可視化; 学習; 膜電位; 小脳; イメージング; 神経回路; 長期抑圧; 蛍光イメージング

本研究では、動物の学習を実現する神経回路メカニズムを理解するために、学習の細胞基盤であるシナプス可塑性を可視化する蛍光プローブと細胞膜電位の蛍光イメージングを組み合わせて動物個体に適用し、学習成立時にシナプス可塑性がいかに個々の細胞の情報処理を変化させて神経回路を作り変えるかを究明することを目指している。特に、独自の光技術と最高難度のパッチクランプ技術を駆使し、個々のシナプスから細胞レベル・複数細胞群に至るまで広範に神経活動と可塑性の時空間パターンを解析し、動物個体でシナプスの可塑性が記憶・学習へ至る過程を包括的に明らかにすることが本研究の目的である。本年度の研究から、動物の運動学習の基盤と考えられているシナプス可塑性である小脳長期抑圧を蛍光可視化するLTDプローブについて、初代分散培養およびスライス培養標本を用いて電気生理学や膜電位蛍光イメージングと相補的に適用することで、空間的に極めて限局して可塑性シナプスを選択的に標識できることが明らかになった。これは動物個体での記憶痕跡の可視化の礎となるものである。また、動物個体での運動学習を定量的に評価する行動実験として、瞬目条件反射付けタスクを新たに研究室で立ち上げつつあり、シナプス可塑性の標識と関連付けた定量的な学習指標を確立できた。その過程で、1世紀以上にわたり見逃されてきた学習成立過程自体の興味深い特徴を精密な機能解析から見出すことにも成功し、脳における学習機構自体の予想外の理解深化にも研究が展開しつつある。これらの研究成果に関して、精力的な学会発表等を行っており、複数の論文刊行へ向けて準備を進めている。

This study で は, animal study の を be presently す る god 経 loop メ カ ニ ズ ム を understand す る た め に base plate, learning の cells で あ る シ ナ プ ス plasticity を visualization す る 蛍 light プ ロ ー ブ と cell membrane potential の 蛍 light イ メ ー ジ ン グ を group み close わ せ て individual animals に し, learning founded に シ ナ プ ス plasticity が い か に a 々 の intelligence 処 の cells Richard を variations change さ せ て god 経 loop を り - え る か を investigate Ming す る こ と を refers し て い る. に, alone と の light technology, the highest difficulty の パ ッ チ ク ラ ン プ technology を 駆 し, a 々 の シ ナ プ ス か ら cells レ ベ ル, plural cells に to る ま で hiroo van に god 経 activity と plasticity の space パ タ ー ン を analytical し, individual animals で シ ナ プ ス の plasticity が memory, learning へ to を る process including に Ming ら か に す る こ と が の this study Objective: である. This year の research か ら, animal の motor learning の base plate と exam え ら れ て い る シ ナ プ ス plasticity で あ る small 脳 long-term suppression 圧 を 蛍 light visual す る LTD プ ロ ー ブ に つ い て, original scattered cultivation お よ び ス ラ イ を ス training specimen with い て electric 気 physiology や membrane potential 蛍 light イ メ ー ジ ン グ と phase of に applicable す る こ と で に extremely め, space て limit bureau し て plasticity シ ナ プ ス を sentaku に logo で き る こ と が Ming ら か に な っ た. Youdaoplaceholder3 れ individual animal で <s:1> memory trace <e:1> visualization <e:1> basis となる である である. ま た, individual animals で の motor learning を に of quantitative evaluation of 価 す る action be 験 と し て, blink reflex け タ ス ク を new た に laboratory で stand on ち げ つ つ あ り, シ ナ プ ス plasticity の logo と masato even pay け た quantitative index を な learning establish で き た. で そ の process, more than one century に わ た り see fled さ れ て き た interests deep learning set up process of autologous の い, 徴 を precision な function analytical か ら shows す こ と に も successful し, 脳 に お け る learning institutions autologous outside の の to want to understand further に も study が started し つ つ あ る. こ れ ら の research に masato し て line, such as energy な learn 発 table を っ て お り, plural の paper publication へ け て prepare を into め て い る.

项目成果

小脳プルキンエ細胞における活動電位伝導を支配する膜興奮性のcAMPによる調節

cAMP 对小脑浦肯野细胞动作电位传导的膜兴奋性的调节

• 发表时间: 2023
• 作者: 古川 慧;川口 真也
• 通讯作者: 川口 真也

海馬神経細胞における樹状突起内での興奮性及び抑制性シナプス入力の独自修飾

海马神经元树突内兴奋性和抑制性突触输入的独特修饰

• 发表时间: 2022
• 作者: 森田 雅登;川口 真也
• 通讯作者: 川口 真也

Analogue signaling of somato-dendritic synaptic activity to axon enhances GABA release in young cerebellar molecular layer interneurons

体细胞树突突触活性向轴突的模拟信号传导增强年轻小脑分子层中间神经元的 GABA 释放

• DOI: 10.1101/2022.10.18.512768
• 发表时间: 2022
• 期刊: bioRxiv
• 作者: Trigo Federico F.;Kawaguchi Shin-ya
• 通讯作者: Kawaguchi Shin-ya

Asymmetric spread of membrane potential changes in neuronal dendrites

神经元树突膜电位变化的不对称传播

• 发表时间: 2023
• 作者: Trigo Federico F.;Kawaguchi Shin-ya;Ko Matsui;Toshihisa Ohtsuka;川口 真也
• 通讯作者: 川口 真也

小脳プルキンエ細胞における興奮性シナプス後電位の広域伝播

小脑浦肯野细胞兴奋性突触后电位的广域传播

• 发表时间: 2023
• 作者: 東 玲於;川口 真也
• 通讯作者: 川口 真也