神経システムの連想学習・記憶による合目的適応変化

通过神经系统的联想学习和记忆进行有目的的适应性改变

• 批准号: 04218210
• 负责人: 榊原 学
• 金额: $ 0.58万
• 依托单位: Tokai University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• 财政年份: 1992
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1992 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-04218210/
• 关键词: 連合学習; 視細胞; 有毛細胞; 膜電位固定; ホジキン・ハクスレー方程式

システム工学的に脳・神経系をみると、遺伝子のレベルで予め定められた入出力関係が、生まれてからの経験による様々な環境に適応するよう改変される。この過程を理解する目的で、光を条件刺激、回転を無条件刺激とするウミウシの連合学習をとりあげ、その神経系でみらるれ適応的変化を解析した。本補助金による研究課題は、連合学習の初期過程となる光受容器(視細胞)と平衝感覚器(有毛細胞)ニューロンをそれぞれ生理実験から得られる実験データをもとにして、その数理モデルを構築し、学習・記憶の過程を工学的に応用する際の基礎とするところにある。これまでの研究によりウミウシ連合学習による最初の変化はB型視細胞の細胞体でのKイオ ン電流の減少として観察されることが明らかになり、同様の現象は平衡感覚系の有毛細胞においてもみられると予想される。そこで膜電位固定法により、これらニューロンのイオン電流を分離・計測し、得られたデータを神経モデルとしてよく知られているホジキン・ハクスレーの式に適用し、そのパラメータ推定を行った。B型視細胞には3種のK電流,すなわちIa(初期急速活性型電流),Ic(細胞内カルシウム依存性電流),Ik(遅延性整流電流)のあることが知られ、これらは有毛細胞にも基本的に備わっていることが本研究で明らかとなった。ところが、これらK電流の電位依存性にはB型視細胞と有毛細胞の間には大きな差が認められた。B型視細胞では膜電応-60〜0mVの範囲ではIa,Icが主要成分でIkの関与はわずかであったが、同じ電位範囲において有毛細胞ではIa,Ikが主要な電流成分であった。これら電流成分の動的特微をモデル化し、連合学習にみられるB型視細胞のIa,Icの減少は、光応答振中の増大と脱分極の持続をもたらすことが本研究で明らかになった。この現象は、これまで光の順応状態を実験的に規定することが困難で観察されていなかった。

In the process of engineering, the mental system should be changed according to the input and output relationship, production and environmental conditions. To understand the process of light conditioning stimulation, return to the non-conditional stimulation of the joint learning, the system of light conditioning analysis The research topic of this grant is to combine the initial process of learning, the photoreceptors (visual cells), the flat sensors (hairy cells), the physiological processes, the mathematical processes, the construction of learning and memory processes, and the application of engineering. This study was conducted to investigate the initial changes in K currents in B-type visual cells and their changes in the cell bodies. The same phenomenon was observed in hair cells. The membrane potential fixing method is applicable to the separation, measurement and estimation of the current. B type visual cells contain three kinds of K currents: Ia(initial rapid active current),Ic(intracellular dependent current) and Ik(ductile rectifier current). The potential dependence of B-type visual cells and hairy cells Type B visual cells have a membrane current of-60 0mV and a range Ia,Ic, main component Ik, and the same potential range Ia,Ik, main current component Ia, Ic. This study shows that the current component of the brain is especially sensitive to changes in Ia and Ic of B-type optic cells, and that the polarization of B-type optic cells is increased. This phenomenon is difficult to detect due to the fact that the light is in a normal state.

项目成果

榊原 学: "イオンチャネル(第5章)" メジカルビュー, (1993)

Manabu Sakakibara：“离子通道（第 5 章）”医学观点，（1993 年）

M.Sakakibara,D.L.Alkon: "Associative learning in the sea snail Hermissenda" Proceedings of International Symposium on Neural Information Processing. 177-180 (1992)

M.Sakakibara，D.L.Alkon：“海蜗牛 Hermissenda 中的联想学习”神经信息处理国际研讨会论文集。

M.Sakakivara,etal: "Recomstruction of ionic currents in molluscan photorecrptor" Biophysecal Journal. (1993)

M.Sakakivara 等人：“软体动物光感受器中离子电流的重建”生物物理学杂志。

M.Sakakibara,etal.: "Propagated calcuim modulates the calcium dependent potassium current by the activation of GABAB receptor at the atonal branch in the type B photoreceptor of Hermissenda" Annals of New York Academy of Scirnce. (1993)

M.Sakakibara 等人：“传播钙通过激活 Hermissenda B 型光感受器无调性分支的 GABAB 受体来调节钙依赖性钾电流”纽约科学院年鉴。

D.L.Alkon,etal.: "Molecular and biophysical steps in the storage of associative memory" Annals of New York Academy of Science. (1993)

D.L.Alkon 等人：“联想记忆存储中的分子和生物物理步骤”纽约科学院年鉴。