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高頻度律動性バースト発火に依存して発現する同期化生成神経回路

依赖于高频有节奏爆发的同步生成神经电路

基本信息

批准号：
13041049
负责人：
姜英男
金额：
$ 4.61万
依托单位：
Osaka University (2002)Health Sciences University of Hokkaido (2001)
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：
2001
资助国家：
日本
起止时间：
2001 至 2002
项目状态：
已结题

项目摘要

ラット大脳皮質錐体細胞においては、CaMKIIの活性化によりカチオン・チャネルのCa^<2+>感受性が増大し、その結果、脱分極性スパイク後電位の増強により、高頻度律動性バースト発火(fast rhythmic burst firing, FRB)が引き起こされることを報告してきた。本研究課題に関連して、霊長類研究所と共同研究を行った結果、FRBを示す細胞はサルの前頭連合野において多数見られ、学習課題と関連してバースト発火の頻度を20Hz付近から70Hz付近まで素早く上昇させ、それに伴い、近傍の細胞の活動が迅速に同期化されることを見出した。即ち、バースト発火の周期が高頻度になるに伴い、異なる神経細胞集団間の発火活動のcoherence(同期化の程度)が上昇した。そこで、そうしたFRBニューロンのネットワークを構成し、coherenceがどのように変化するかのシミュレーションを行うために、FRB細胞のモデル化を行い、手始めに少数のFRB細胞間のネットワーク上でシミュレーションを行った。その結果、FRBパターンはカチオン・チャネルのCa^<2+>感受性(K_d値)の増加とともに、doublet、triplet、quartet spikingのバーストパターンに変化していくが、doubletからtriplet、或いはtripletからquartet spikingに変化するK_d値を与えた時に最も、任意の二細胞間において、活動のcoherenceが増加する結果となった。また、相互にシナプス結合をもつ二細胞がsingle spiking modeでランダムに発火し、同期活動は全く認められないが、K_d値を減少させ、doublet或いはtriplet spikingのバースト発火が現れると数サイクルのバースト発火の後に素早く、発火活動の同期化が生じた。こうしたシミュレーション結果は、実際にサルの前頭連合野で観察された結果に極めて類似したものである。神経細胞の周期的活動は、神経細胞群の活動の同期化に必要であり、ある特定の細胞から観察した他の細胞のcoherenceを時空間座標軸に表現した"coherence coding"により、大脳皮質での情報処理が行われている可能性が示唆される。

The activity of CaMKII in large cortical pyramidal cells increased Ca^<2+> sensitivity, the results, the increase of depolarization potential, and the high frequency of fast rhythmic burst firing (FRB) were reported. The results of joint research conducted by the Research Institute of the University of California, Berkeley, and the University of California, Berkeley, show that FRB activity increases rapidly with the frequency of cell firing ranging from 20Hz to 70Hz. That is, the coherence of fire activity between different groups of neurons increased with high frequency of fire cycle. In addition, the FRB cell structure and coherence structure are also discussed. The FRB cell structure and coherence structure are discussed in detail. The results show that FRB can increase the Ca^<2+> sensitivity (K_d value) of FRB, doublet, triplet, quartet spiking and increase the K_d value of FRB. The two cells are in single spiking mode, and the simultaneous activity is completely recognized. The K_d value is reduced. The doublet or triplet spiking mode is used to detect the fire. The number of cells in the single spiking mode is reduced. The simultaneous activity is generated. The results of this event are very similar to the results observed in the real world. The synchronization of neuronal cell cycle activity and neuronal cell population activity is necessary to detect the coherence of specific cells and other cells, and the possibility of information processing in the cortex is also indicated.