順序情報を表現する神経メカニズムの解明

本研究の目的は、特定のニューロン集団が機能的に結合し、集団内あるいは集団間で機能的結合を切り替えることによって個々の情報を表現していくというセル・アセンブリ仮説に基づき、順序情報が表現される神経メカニズムを実験的に明らかにすることである。この目的のため、申請者が開発した行動課題を実行中のラットの海馬と前頭連合野から多数ニューロンのスパイク活動とより広い範囲(0.5-3.0mm)のニューロン集団の活動を反映するローカル・フィールド・ポテンシャル(LFP)と呼ばれる局所的な電気活動を同時に記録し、ニューロン同士の同期活動とそれらニューロンが参加する集合的な電気活動の関係を解析することで、順序情報を表現するセル・アセンブリの実態を検出することを目指した。海馬のニューロンの中には系列選択的な活動を示すものが存在し、それらの中には同期して活動するものも存在したことから、セル・アセンブリによる順序情報表現が示唆される。また、海馬と前頭連合野のLFPのオシレーションのコヒーレンスを解析したところ予測可能系列の最初のノーズポーク期間ではデルタ波(1-4Hz)およびシータ波(4-12Hz)のコヒーレンスが予測不可能系列と比べて有意に上昇した。しかし、2番目のノーズポーク期間では条件間で有意な差は見られなかった。この結果から、系列の想起に海馬と前頭連合野の協調的活動が重要であることが示唆される。さらに、海馬のLFPと前頭連合野のスパイク活動の位相関係を解析したところ、海馬のシータ波に前頭連合野のスパイク活動が位相固定される結果を得た。また、デルタ波およびシータ波の振幅を相互相関解析することで機能的結合の方向について検討したところ海馬からPFCへの機能的結合を示唆する結果を得た。これらの結果はまだデータ数が不十分であるため、今後さらにデータを集め、信頼性のある結果としてまとめていく必要がある。

本研究の目的は、特定のニューロン集団が機能的に結合し、集団内あるいは集団間で機能的結合を切り替えることによって個々の情報を表現していくというセル・アセンブリ仮説に基づき、順序情報が表現される神経メカニズムを実験的に明らかにすることである。この目的のため、申請者が開発した行動課題を実行中のラットの海馬と前頭連合野から多数ニューロンのスパイク活動とより広い範囲(0.5-3.0mm)のニューロン集団の活動を反映するローカル・フィールド・ポテンシャル(LFP)と呼ばれる局所的な電気活動を同時に記録し、ニューロン同士の同期活動とそれらニューロンが参加する集合的な電気活動の関係を解析することで、順序情報を表現するセル・アセンブリの実態を検出することを目指した。海馬のニューロンの中には系列選択的な活動を示すものが存在し、それらの中には同期して活動するものも存在したことから、セル・アセンブリによる順序情報表現が示唆される。また、海馬と前頭連合野のLFPのオシレーションのコヒーレンスを解析したところ予測可能系列の最初のノーズポーク期間ではデルタ波(1-4Hz)およびシータ波(4-12Hz)のコヒーレンスが予測不可能系列と比べて有意に上昇した。しかし、2番目のノーズポーク期間では条件間で有意な差は見られなかった。この結果から、系列の想起に海馬と前頭連合野の協調的活動が重要であることが示唆される。さらに、海馬のLFPと前頭連合野のスパイク活動の位相関係を解析したところ、海馬のシータ波に前頭連合野のスパイク活動が位相固定される結果を得た。また、デルタ波およびシータ波の振幅を相互相関解析することで機能的結合の方向について検討したところ海馬からPFCへの機能的結合を示唆する結果を得た。これらの結果はまだデータ数が不十分であるため、今後さらにデータを集め、信頼性のある結果としてまとめていく必要がある。