貫通路信号の時間空間関係の海馬におけるコーディング

海马穿孔信号时空关系的编码

• 批准号: 15016084
• 负责人: 林 初男
• 金额: $ 3.14万
• 依托单位: Kyushu Institute of Technology
• 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: 2003
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2003 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-15016084/
• 关键词: 海馬; CA3領野; ダイナミカルパターン形成; CA1領野; 時空応答; 歯状回; 神経回路モデル; バンドパスフィルタ特性

[海馬神経回路網モデルにおける時間的順序関係を表現する神経細胞の形成]海馬CA3領野は、多くの反回性結合が存在することから、自発的時空活動を起こす。また、CA3領野のシナプスは発火タイミングに依存した可塑的変化(STDP)を起こすことが知られている。本年度は、海馬CA3神経回路網モデルを用い、入力信号によってニューロン活動のダイナミカルなパターンが形成されることを明らかにした。このダイナミカルパターンの形成により、入力信号の時間情報を空間情報に変換できた。さらに、CA3領野のダイナミカルパターンに基づいたシャファー側枝シナプスの強化によって、入力信号の時間空間関係を表現するニューロンをCA1領野に形成できる、予備的結果を得た。[貫通路刺激のタイミングに依存したラット海馬CA1領野の応答の記録]ラットの新皮質を除いて露出させた海馬CA1領野から時空応答を記録するため、angular bundleを刺激する電極として、先端を電解研磨し、ガラスコートしたエルジロイ線を2本用いた。Angular bundleを限局して刺激するため、ガラスコートされていない先端の長さを25μm、直径を数μmにし、また、CA1領野から良好な時空応答を記録できる刺激位置2ヶ所を決めるため、刺激電極の間隔を700μmに保ったまま、独立に上下できるようにした。その結果、現在、CA1領野の応答の時空CSD解析ができるようになった。[ラット歯状回(切片試料)と歯状回神経回路モデルのフィルタ特性]歯状回は海馬の入力層に当たり、貫通路信号の時間空間関係の海馬におけるコーディング機構を考えるとき、大事な部位の一つである。実験には海馬切片を用い、貫通路を周期刺激して歯状回顆粒細胞層から電場電位を記録した。その結果、5〜10Hzの貫通路刺激に対して歯状回顆粒細胞層は最もよく応答し、バンドパスフィルタの性質をもっていることを明らかにした。一方、神経生理学的知見に基づいた歯状回の基本神経回路モデルを作った。バスケット細胞を介するフィードフォワード抑制と顆粒細胞からバスケット細胞を介したリカレント抑制が10Hz以上の信号を抑制し、苔状細胞からバスケット細胞への投射が5Hz以下の信号を抑制した。その結果、3〜10Hzの信号を通すバンドパスフィルタの性質を再現できた。

[the sea gods 経 back road network モ デ ル に お け る masato is time order を performance す る の 経 cells forming] god hippocampal CA3 brought wild は, more く の return sex combined が exist す る こ と か ら, since the 発 space-time activity を こ す. ま た, CA3 brought wild の シ ナ プ ス は 発 fire タ イ ミ ン グ に dependent し た variations of plastic (STDP を up こ す こ と が know ら れ て い る. This year は, hippocampal CA3 経 god back to the road network モ デ ル を い, into the force signal に よ っ て ニ ュ ー ロ ン activity の ダ イ ナ ミ カ ル な パ タ ー ン が form さ れ る こ と を Ming ら か に し た. こ の ダ イ ナ ミ カ ル パ タ ー ン の form に よ り, signals intelligence を の time space intelligence に into force variations in で き た. さ ら に, CA3 brought wild の ダ イ ナ ミ カ ル パ タ ー ン に base づ い た シ ャ フ ァ ー collateral シ ナ プ ス の strengthening に よ っ て masato の space and time, the force signal を performance す る ニ ュ ー ロ ン を CA1 brought wild に form で き る, the result of the reserve を た. [linking road stimulation の タ イ ミ ン グ に dependent し た ラ ッ ト hippocampal CA1 brought wild の 応 answer の record] ラ ッ ト の neocortex を except い て reveal さ せ た hippocampal CA1 brought wild か ら space-time 応 answer を record す る た め, presents Bundle を stimulus す る electrode と し て, apex を electrolytic grinding し, ガ ラ ス コ ー ト し た エ ル ジ ロ を イ line 2 this use い た. Angular Bundle を limit bureau し て stimulus す る た め, ガ ラ ス コ ー ト さ れ て い な い apex long の さ を 25 microns, diameter を several microns に し, ま た, CA1 brought wild か ら な space-time 応 good answer を record で き る stimulus location 2 ヶ を definitely め る た め, stimulating electrode の interval を 700 microns に bartender っ た ま ま, independent に fluctuation で き る よ う に し た . Youdaoplaceholder0 そ result, present, CA1 leading field そ 応 answer そ spatiotemporal CSD analysis がで るようになった るようになった. [ラ ッ ト 歯 gyrus (sample) と 歯 shape during the 経 loop モ デ ル の フ ィ ル タ features] 歯 gyrus は の layer に into force when the hippocampus た り masato の space and time, linking road signal の hippocampal に お け る コ ー デ ィ ン グ institutions を exam え る と き and event な の a つ で あ る. Experimental に に hippocampal sections を were subjected to <s:1> and through circuit を periodic stimulation of the <s:1> て歯 granular cell layer of the gyrtoid gyrtoid. Youdaoplaceholder5 ら electric field potential を was recorded for た た. そ の results, 5 ~ 10 hz の linking road stimulation に し seaborne て 歯 gyrus granular cell layer は most も よ く 応 answer し, バ ン ド パ ス フ ィ ル タ の nature を も っ て い る こ と を Ming ら か に し た. One side, the knowledge of neurophysiology is based on に づ た歯 た歯 in the form of た歯 of the <s:1> basic neurocircuit モデ を を as った. バ ス ケ ッ ト cells を interface す る フ ィ ー ド フ ォ ワ ー ド inhibit と granulosa cells か ら バ ス ケ ッ ト cells を interface し た リ カ レ ン ト inhibit が above 10 hz の signal を し, moss cells か ら バ ス ケ ッ ト cells へ の projection が 5 hz の signal を inhibit し た. The そ <s:1> result and the 3-10Hz <s:1> signal を are reproduced through すバ ドパスフィ ドパスフィ タ タ <s:1> properties を and で た た た.

项目成果

M.Yoshida, H.Hayashi: "Organization of Spatiotemporal Activity through STDP as a Mechanism for Coding Temporal Sequences in the Hippocampal Model"WSEAS Transactions on Biology and Biomedicine, Issue 1. 1. 30-35 (2004)

M.Yoshida、H.Hayashi：“通过 STDP 组织时空活动作为海马模型中编码时间序列的机制”WSEAS 生物学和生物医学汇刊，第 1 期 1. 30-35 (2004)

M.Yoshida, H.Hayashi: "Regulation of spontaneous rhythmic activity and organization of pacemakers as memory traces by STDP in the hippocampal CA3 model."Phys.Rev.E. 69. 011910-1-011910-15 (2004)

M.Yoshida、H.Hayashi：“海马 CA3 模型中 STDP 对自发节律活动和起搏器组织作为记忆痕迹的调节。”Phys.Rev.E。

吉田基治, 林 初男: "興奮波の時空間活動パターンを用いた時系列情報コーディング:海馬神経回路モデル"電子情報通信学会技術研究報告NLP. 103・464. 7-12 (2003)

Motoharu Yoshida、Hatsuo Hayashi：“使用激励波的时空活动模式进行时间序列信息编码：海马神经回路模型”IEICE 技术报告 NLP 103・464。

橋本高宏, 立野勝巳, 神野尚三, 小坂俊夫, 石塚智, 林 初男: "海馬歯状回神経回路モデルのフィルタ特性に対する苔状細胞へのランダム入力の効果"電子情報通信学会 技術研究報告 NLP. 103・464. 37-42 (2003)

Takahiro Hashimoto、Katsumi Tateno、Shozo Jinno、Toshio Kosaka、Satoshi Ishizuka、Hatsuo Hayashi：“苔藓细胞随机输入对海马齿状回神经回路模型过滤特性的影响”IEICE 技术研究报告 NLP 103・464。 (2003)