大脳皮質神経回路の自己組織化における調整因子としての抑制回路の解明

阐明抑制回路作为大脑皮质神经回路自组织的调节因素

• 批准号: 20019036
• 负责人: 姜 時友
• 金额: $ 1.28万
• 依托单位: The Institute of Physical and Chemical Research
• 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: 2008
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2008 至 2009
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20019036/
• 关键词: 大脳皮質; 一次視覚野; 臨界期; 眼優位性; 理論モデル; 回路シミュレーション; 抑制回路; シナプス可塑性; 計算論的神経科学; 海馬; 再帰結合回路; スパイクタイミング依存可塑性; 自己組織化; 抑制

本研究課題は、皮質神経回路の入力応答特性と自己組織化における抑制回路の動的な役割を明らかにすることを目的としており、当該年度は主に、CRESTの矢崎陽子博士、ハーバード大のヘンシュ貴雄博士らとともに視覚野局所回路に関する研究を行った。両博士は、マウス一次視覚野両眼性領域の興奮性細胞における生体内細胞内記録を行い、特に細胞内ピクロトキシン注入による抑制シナプスのオンオフ状態それぞれにおける活動を比較することによって、興奮性細胞の眼優位性活動に対する抑制回路の役割が、単眼遮蔽期間の長短に応じて動的に変化することを明らかにした。代表者は、その実験データに基づいた視覚野回路モデル研究を行うことによって、抑制回路の機能変化に必要となるシナプス結合強度を明らかにするとともに、複数タイプの回路モデル間比較から、眼優位性シフトを実現する局所回路の様式を明らかにした。具体的には、介在している抑制細胞への興奮性シナプスにおける可塑性が必要であることと、そのシナプス投射が両眼性であること、さらにはそれらシナプス強度の眼優位性が双方向的に変化する必要があることを明らかにした。実際に、矢崎博士による抑制細胞への生体内細胞内記録を通じて、抑制細胞の応答が両眼性であり、その眼優位性活動が双方向的に変化することが確認された。さらに研究代表者は、近年明らかになっている新皮質抑制細胞への興奮性シナプスにおけるスパイクタイミング依存可塑性と、長期遮蔽に伴ったシナプス減弱が組み合わさることによって、抑制細胞の双方向的な眼優位性シフトを実現できることを明らかにした。これらの結果は、臨界期可塑性のメカニズムに抑制回路の役割という視点から迫るものであり、弱視の治療などへの応用が期待されるものである。以上の研究成果は、国際学術誌を通じて誌上発表が行われた。

该研究主题旨在阐明抑制回路在皮质神经回路的输入反应特征中的动态作用，以及抑制回路在自组织中的动态作用，在今年，我们主要对Crest and Crest yazaki Yoko Yoko Yoko and Crest和Hensch Takao from Hensch takao from Harbard Cillisy的Yazaki Yoko博士进行了视觉Cortex当地回路的研究。两位医生均在小鼠主要视觉皮层的双眼区域的兴奋性细胞中进行了体内细胞内记录，并通过比较细胞内picrototoxin注入引起的抑制性突触的活性，他们揭示了抑制性电路对兴奋性细胞的抑制作用量的作用，依赖于依赖于依赖的兴奋性细胞的作用变化了。通过基于实验数据进行视觉皮层电路模型研究，代表揭示了抑制性电路功能变化所需的突触耦合强度，并揭示了从多种类型电路模型之间进行比较的局部电路模式。具体而言，我们已经揭示了兴奋性突触的可塑性是必要的，它们的突触投影是双眼的，并且需要双向改变其突触强度的眼优势。实际上，已经证实，Yazaki博士对抑制细胞的体内细胞内记录，抑制细胞的反应是双眼的，其眼部显性活性在双向上改变了。此外，首席研究人员透露，兴奋性突触中尖峰时序依赖性可塑性与新皮层抑制细胞的结合，近年来已经揭示了这一点，并且伴随着长期屏蔽的突触衰减可以实现双向抑制细胞中的双向眼睛优势转移。这些结果从抑制回路的作用的角度使用了临界相可塑性的机理，并有望应用于弱视的治疗。上述研究结果通过国际学术期刊发表在杂志上。

项目成果

An accurate spike sorting algorithm and implementation to analyze higher order spike statistics

一种准确的尖峰排序算法和实现，用于分析高阶尖峰统计数据

• 发表时间: 2008
• 作者: Takashi Takekawa;et al.
• 通讯作者: et al.

大脳皮質神経回路の自己組織化における調整因子としての抑制回路の解明

阐明抑制回路作为大脑皮质神经回路自组织的调节因素

• 发表时间: 2008
• 作者: Takashi Takekawa;et al.;姜時友
• 通讯作者: 姜時友

Bidirectional plasticity in fast-spiking GABA circuits by visual experience

• DOI: 10.1038/nature08485
• 发表时间: 2009-11-12
• 期刊: NATURE
• 影响因子: 64.8
• 作者: Yazaki-Sugiyama, Yoko;Kang, Siu;Hensch, Takao K.
• 通讯作者: Hensch, Takao K.

Functional changes induced by multiple plasticity rules in the hippocampal circuit : simulation and experiment

海马回路中多种可塑性规则引起的功能变化：模拟和实验

• 发表时间: 2009
• 作者: 寺前順之介;深井朋樹;寺前順之介;坪泰宏;Kang S
• 通讯作者: Kang S

Formation of Cortical Cell Assemblies : Synaptic Plasticity and Beyond

皮质细胞组件的形成：突触可塑性及其他

• 发表时间: 2008
• 期刊: Brain and Nerve(Review) 60
• 作者: Tomoki Fukai;et al.
• 通讯作者: et al.