神経細胞ネットワークの内部状態制御によるラット脳の可塑的変化と記憶の関連の検証

記憶と脳内情報表現の関わりを操作的に調べるツールとして、ラット海馬へ刺入した電極アレイから計測した神経信号をリアルタイム解析し、結合強度などのパラメータ値を推定して電気刺激をフィードバックすることで制御を行うシステムの開発を行ったが、電気刺激による電極の特性変化やアクセスできる細胞数・解像度などの問題により、当初計画していた形式では所望の結果を得ることは困難であった。そこで、電気刺激の代わりに「報酬」をフィードバックすることにより神経活動変化を誘発するNeuronal Operant Conditioning技術を用いることとし、それに合わせたシステムの組み換えを行った。具体的には、神経信号集録・解析を行うコンピュータからの制御信号によってノズルからサッカリン水をごく少量ずつ出せるようにし、水制限下で飼育したラットに報酬としてフィードバックできるようにした。また並行して使用電極やスパイク信号処理アルゴリズムの変更、マイクロドライブ・ファラデーケージの導入など計測・信号処理系統の改善も行った。その結果、自由行動下のラットに対し所望の海馬の変化を安定して誘発することが可能となった。今後、確立したシステムとラット行動実験を組み合わせ、海馬における様々なパラメータの変化、あるいは自発的な神経活動の中に現れる繰り返し時空間パターン構造の変化を誘発した際のラットの記憶にもたらす影響を評価していく予定である。

記憶と脳内情報表現の関わりを操作的に調べるツールとして、ラット海馬へ刺入した電極アレイから計測した神経信号をリアルタイム解析し、結合強度などのパラメータ値を推定して電気刺激をフィードバックすることで制御を行うシステムの開発を行ったが、電気刺激による電極の特性変化やアクセスできる細胞数・解像度などの問題により、当初計画していた形式では所望の結果を得ることは困難であった。そこで、電気刺激の代わりに「報酬」をフィードバックすることにより神経活動変化を誘発するNeuronal Operant Conditioning技術を用いることとし、それに合わせたシステムの組み換えを行った。具体的には、神経信号集録・解析を行うコンピュータからの制御信号によってノズルからサッカリン水をごく少量ずつ出せるようにし、水制限下で飼育したラットに報酬としてフィードバックできるようにした。また並行して使用電極やスパイク信号処理アルゴリズムの変更、マイクロドライブ・ファラデーケージの導入など計測・信号処理系統の改善も行った。その結果、自由行動下のラットに対し所望の海馬の変化を安定して誘発することが可能となった。今後、確立したシステムとラット行動実験を組み合わせ、海馬における様々なパラメータの変化、あるいは自発的な神経活動の中に現れる繰り返し時空間パターン構造の変化を誘発した際のラットの記憶にもたらす影響を評価していく予定である。