大脳皮質局所神経回路の要素の形態特性とダイナミクス解析

大脑皮层局部神经回路元件的形态特征及动力学分析

• 批准号: 20021030
• 负责人: 窪田 芳之
• 金额: $ 4.86万
• 依托单位: National Institute for Physiological Sciences
• 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-20021030/
• 关键词: シナプス; 3次元再構築; 非錐体細胞; GABA; 大脳皮質; 樹状突起; シナプス入力・統合; Rall model; シナプス入力の統合

大脳新皮質には、基本的な単位である局所神経回路が存在し、それらが一団となって動作する事で高次脳機能が表現される事がこれまでの研究で明らかとなってきている。しかしながら、その回路がどのような配線構造をとるのか、どのような動作原理で機能するのか、未だ理解されるには至っていない。21年度は、大脳皮質の局所神経回路構築を解析する上で、一つの大事な問題であるシナプス結合に関して、より正確に定量的に解析する為の技術を向上させる為の工夫をし、それに関する技術的な論文を報告した。その概要を下記に示す。シナプスを定量的に解析する方法の一つに、連続超薄切片を電子顕微鏡を使って観察し、神経組織を3次元再構築し解析する方法が考えられる。私達は、この方法を使い、これまで、多くの神経細胞を解析してきたが、下記の2つの問題点に気がついた。1)超薄切片の厚みの正確な測定が、3次元再構築像の質を大きく左右する。2)切片面に平行あるいは平行に近い角度に存在するクレフト面を持つシナプス結合は、従来のシナプス結合の定義では見逃してしまう為、正確なシナプス入力の密度解析が出来ない。この2つの問題を改善する為に下記の方法を提唱したい。まず、超薄切片の厚み測定方法であるが、従来、minimum folding法、干渉光測定法、ミトコンドリアを利用した推測法が使われて来た。いずれも、正確な厚みを測定する方法とは言えない。今回、私達は、1nmの解像度を持つカラー3Dレーザ顕微鏡を使って超薄切片の厚みを測定し、信頼できる測定が可能である事を確認した。次に、シナプス結合の同定に関して、切片面に平行あるいは平行に近い角度のクレフト面を持つシナプス結合は、連続切片で、従来のシナプス結合の同定の為の定義の順序通りにシナプス結合の要素が観察できる場合はシナプス結合と判断して良い事を、tomography解析等により見出した。

The brain circuitry of the large neocortex exists in the basic unit, and the higher order functions of the brain are performed in the unit. For example, if the circuit is not fully understood, the wiring structure will not be fully understood. In 2009, the author reported on the analysis of brain circuit construction in the cortex, the analysis of important problems, the analysis of accurate quantitative problems, the analysis of technical problems, and the analysis of technical problems. A summary of the information is provided below. A method for quantitative analysis of tissue is described. Ultrathin sections are observed by electron microscopy. Three-dimensional reconstruction of tissue is described. The method of self-determination, the method of self-determination, the method of self- 1)The thickness of ultra-thin sections is measured correctly, and the quality of three-dimensional reconstructed images is greatly improved. 2)Section plane parallel, parallel, near angle, existence, surface, existence, existence The problem of these 2 is to improve the method of writing down. The thickness measurement method of ultra-thin section is based on the minimum folding method, dry light measurement method, and the use of inference method. There is no doubt about the method and words for determining the correct thickness. Now, the resolution of 1nm can be determined by using 3D microscope. The order of the definition of the elements of the combination is observed in the case of the combination, the judgment, the tomography analysis, etc.

项目成果

Important factors for the three-dimensional reconstruction of neuronal structures from serial ultrathin sections.

• DOI: 10.3389/neuro.04.004.2009
• 发表时间: 2009
• 期刊: Frontiers in neural circuits
• 影响因子: 3.5
• 作者: Kubota Y;Hatada SN;Kawaguchi Y
• 通讯作者: Kawaguchi Y

Dendritic dimension and synapse density on dendrites and soma of various cortical nonpyramidal cells

各种皮质非锥体细胞树突和体上的树突尺寸和突触密度

• 发表时间: 2009
• 作者: Araya;R.;et.al.;窪田芳之;窪田芳之;Yoshiyuki Kubota
• 通讯作者: Yoshiyuki Kubota

An excitatory and inhibitory synapse density on various GABAereic nonnvramidal cells in the rat cerebral cortex

大鼠大脑皮层中各种 GABA 细胞的兴奋性和抑制性突触密度

• 发表时间: 2008
• 作者: Araya;R.;et.al.;窪田芳之;窪田芳之;Yoshiyuki Kubota;岩里琢治;窪田芳之;岩里琢治;窪田芳之
• 通讯作者: 窪田芳之

Dendritic morphology and signal conduction property of cortical nonpyramidal cells

皮质非锥体细胞的树突形态和信号传导特性

• 发表时间: 2009
• 作者: Kubota Y;Karube F;Nomura M;Aoyagi T;Kawaguchi Y
• 通讯作者: Kawaguchi Y

Dendritic dimension and synapse density on dendrites and soma of various cortical nonpvramidal cells

各种皮质非病毒细胞树突和体细胞的树突尺寸和突触密度

• 发表时间: 2009
• 作者: Araya;R.;et.al.;窪田芳之;窪田芳之
• 通讯作者: 窪田芳之