学習と記憶のダイナミックモデルとその実験的検証

学习记忆动态模型及其实验验证

• 批准号: 03J61586
• 负责人: 山崎 吉之
• 金额: $ 1.28万
• 依托单位: Tamagawa University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2003
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2003 至 2004
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-03J61586/
• 关键词: Hebb型学習則; 時空間学習則; 入力-入力タイミング依存性LTP; フィールドポテンシャル計測; 海馬CA1野; 連合性LTP; 逆伝播活動電位; 神経生理学; 聴覚皮質; 嗅周皮質; 皮質-皮質間結合; 神経解剖学; 海馬; スパイクタイミング依存性の可塑性; LTD

「送り手の細胞(入力細胞)がスパイクを送ったとき,シナプスを介してそれを受け取った細胞(出力細胞)が発火すれば,そのシナプス結合は強化される」というHebbの仮説は,提唱以来様々な神経ネットワークにおいて実験的検証がなされ,現在では樹状突起を逆伝播する活動電位がこの学習則の成立に重要な役割を担っていることが知られている.塚田は入力-入力間のタイミング依存性とその履歴効果を考慮した時空間学習則を提案し,モデルを用いてパターン分離能力の飛躍的向上を示してきた.本研究では,出力スパイクに依存しない入力-入力タイミング依存性LTPの性質を調べ,時空間学習則の実験的検証を試みた.フィールドポテンシャル計測法を用いて,海馬CA1放線層の独立した二つの経路へそれぞれ低頻度(0.2Hz)のバースト刺激とパルス刺激を同時に与えたときに後シナプス樹状突起に形成されるLTPの大きさについて検証した.通常の実験条件下(コントロール)ではバースト刺激とパルス刺激が形成するLTPの増強率には有意な差は見られなかった(155.5±11.5(SEM)%vs.149.8±9.6%;N=9;P>0.05).パルス刺激はそれ自身ではLTPを生じなかった(103.4±6.0%;N=6)ので,後者のLTPはバースト刺激との連合により形成されたと考えられる.本研究ではさらに,灌流液中に低濃度(10-20nM)のTTXを混入し,樹状突起の逆伝播活動電位を消滅させた状態でも,パルス刺激のみを与えた場合と比べて有意な連合性LTPが形成されることを示した(122.1±5.8%;N=11vs.103.4±6.0%;N=6;P<0.05).言い換えれば,連合性LTPは逆伝播活動電位と無関係(独立)に誘起された.このような連合性LTPの逆伝播活動電位からの独立性は,時空間学習則の妥当性を実験的に証明するものである.

HEBB的假设是：“当发送者的单元格（输入单元）发送尖峰时，如果单元格（输出单元）通过突触射击接收到它时，其突触连接就会得到加强。”自从提出的提议以来，已经在各种神经网络中进行了实验验证，现在众所周知，通过树突倒流的行动潜力在建立该学习规则中起着重要作用。 Tsukada寻求投入和输入及其历史效果之间的时机依赖性。我们已经提出了使用模型对模式分离能力的显着提高。在这项研究中，我们研究了独立于输出尖峰的输入输入时间依赖性LTP的特性，并试图尝试验证时空学习规则。使用现场电位测量，我们研究了当爆裂和脉冲刺激同时应用于海马CA1放射线器的两个独立路径时，在后突触树突中形成的LTP的大小。在实验条件（对照）下，由脉冲和脉冲刺激形成的LTP的增强率没有显着差异（155.5±11.5（SEM）％vs. 149.8±9.6％; n = 9; p> 0.05）。由于脉冲刺激没有产生LTP本身（103.4±6.0％; n = 6），因此后一种LTP被认为是与爆发刺激相关的。在这项研究中，灌注液中低浓度（10-20 nm）的t浓度。我们表明，即使将TX与TX混合并歼灭了树突的反向传播作用潜力，与仅给出脉冲刺激的情况相比，也会形成显着的关联LTP（122.1±5.8％; n = 11 vs.11 vs.103.4±6.0％; n = 6; n = 6; p <0.05）。换句话说，关联LTP是独立诱导的（独立）与背部行动潜力的。这种关联有限责任的独立性脱离了反向传播行动电位，这是时空学习法的有效性的实验证据。