海馬ＣＡ３錐体細胞の樹状突起における情報処理メカニズムの解明

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申請研究では、海馬CA3の錐体細胞は、シナプス入力の時空間パターンを情報として読み取り、さらに情報演算を行っていると考えている。特に、海馬CA3の機能は、樹状突起の領域ごとにシナプス入力の時空間的なまとまりの程度を変えることで実行されるという仮説を立て検証している。申請研究では、上記仮説検証のため機能的多スパインカルシウム画像法の高速化を実現した。その結果、海馬CA3錐体細胞の樹状突起は受け取ったシナプス入力の内一部だけを細胞体へ伝えていることを発見した。すなわち、大部分のシナプス入力が樹状突起上で無効化されているのである。また、シナプス入力の無効化にはGABA性のシナプス入力が関わっていることも明らかにした。さらに、GABA性入力によるシナプス入力の無効化は樹状突起の局所で行われていることがわかった。シナプス入力の時空間パターンとシナプス入力の無効化との関係を検証した。樹状突起は、同期シナプス入力を情報の単位としている。そのため、抑制性シナプス入力は特定の同期シナプス入力を無効化することで、一部の情報だけを細胞体へ伝えているのではないかと考えた。この可能性を検証するために、クラスタリング解析とロジスティック回帰分析を用いた。その結果、樹状突起上にはシナプス入力が細胞体に伝わる同期シナプス集団と細胞体に伝わらない同期シナプス集団が存在することがわかった。本結果は、神経細胞が樹状突起で情報の選別をしていることを意味している。