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。

This research project aims to investigate the characteristics of cortical neural circuits and their self-organization, and to investigate the effects of inhibitory circuits on the behavior of cortical neural circuits. Dr. Wang, who is also a professor at the University of California, Berkeley, has been studying the effects of ocular dominance on the activity of excitatory cells in vivo, especially in vivo, on the inhibition of ocular dominance and on the duration of ocular dominance. The representative of this paper is to study the relationship between visual field loop and functional change of suppression loop. The relationship between visual field loop and functional change of suppression loop is to study the relationship between visual field loop and functional change of suppression loop. The relationship between visual field loop and functional change of suppression loop is to study the relationship between visual field loop and functional change of suppression loop. The specific reason for this is that the plasticity of excitability and ocular dominance is necessary for inhibiting cell growth in the medium. In fact, Dr. Yazaki confirmed that the intracellular recording of inhibitory cells in vivo was mediated and that the ocular response of inhibitory cells was bidirectional. In recent years, representatives of neocortical inhibitory cells have been studying the excitability of the excitatory system, the dependence of the system on plasticity, the long-term masking of the excitatory system, and the reduction of the bi-directional ocular dominance of the inhibitory cells. The results of this study are as follows: critical period plasticity, inhibition loop, viewpoint, amblyopia treatment, expectation. The above research results are published in international academic journals.

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

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

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.

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.