連合学習に関わる塑的神経回路における2次元情報処理過程

联想学习涉及的可塑神经回路的二维信息处理过程

基本信息

批准号：
05267245
负责人：
榊原学
金额：
$ 1.15万
依托单位：
Tokai University
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：
1993
资助国家：
日本
起止时间：
1993 至无数据
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-05267245/
关键词：
連合学習オプティカルプロービング可塑的神経回路

项目摘要

これまでのウミウシ連合学習の研究によって神経系での条件付けの効果は、感覚受容細胞の興奮性の変化として捉えられ、特に条件刺激を受容するB型視細胞において著しい変化を認めている。これはウミウシの視覚系と前庭系の直接的な神経干渉によるもので、条件刺激と無条件刺激が約1秒の時間遅れで組み合わさったときB型視細胞の興奮性がもっとも高進している。すなわち、条件づけられたB型視細胞では光照射を止めた直後、光応答の脱分極が長時間持続することが特徴となっている。ウミウシ行動発現を視覚系からみると、B型視細胞はA型視細胞を抑制することで間接的に動物の走光性を減弱させると考えられており、B型視細胞での顕著な興奮性の増大は行動の抑制となる。B型視細胞で認められた興奮性の変化は程度の差はあれ、運動系に至る神経回路の各部位でおこっていると考えられ、この点を明らかにすることが本研究の目的である。従来の電気生理学的手法では同時に多数点からの神経信号を検出することは不可能であることから、神経系をあらかじめ色素で染色した標本の光学的性質の変化が神経活動と対応づけられるという方法を用いた。このような方法をウミウシ神経系に適用した例はないことから色素の選定から始めた。現有する神経活動計測システムの光学的特性から用いる色素は蛍光膜電位感受性のものでなければならず入手可能なものを様々試し、RH-155による染色標本からS/N比のよい信号が得られた。同色素を用いて連合学習に関与する神経回路の伝達特性を評価するためB型視細胞を電気刺激し、応答を画像として記録した。その結果高次ニューロンの中に刺激に応じて興奮する細胞とその近傍に抑制される細胞の組があることを見出した。この細胞組の生理学的意義は明らかでなく今後の課題である。

此前对海蛞蝓联想学习的研究表明，条件作用对神经系统的影响是感觉受体细胞兴奋性的变化，特别是在接受条件刺激的B型感光细胞中观察到了显着的变化。这是由于海蛞蝓的视觉系统和前庭系统之间存在直接的神经干扰，当条件刺激和非条件刺激结合并有大约1秒的时间延迟时，B型感光细胞的兴奋性最高。换句话说，条件化B型感光细胞的特征是在光照射停止后立即出现光响应的持久去极化。从视觉系统的角度来看海蛞蝓行为的表达，B型光感受器被认为通过抑制A型光感受器来间接减弱动物的趋光性，而B型光感受器的显着兴奋性增加会抑制行为。 B型光感受器中观察到的兴奋性变化被认为发生在通向运动系统的神经回路的不同部分，尽管变化的程度可能有所不同，本研究的目的就是澄清这一点。由于使用传统的电生理学方法不可能同时检测多个点的神经信号，因此该方法允许使用染料染色的神经系统样本的光学特性的变化与神经活动相关。由于没有将这种方法应用于海蛞蝓神经系统的例子，我们首先选择一种染料。由于当前神经活动测量系统的光学特性，所使用的染料必须对荧光膜电压敏感，在尝试了各种可用的染料后，我们能够从染色的样本中获得具有良好信噪比的信号RH-155。为了评估联想学习中涉及的神经回路的传输特性，我们使用相同的染料电刺激 B 型光感受器，并将反应记录为图像。结果，我们发现在高阶神经元中，有些细胞对刺激做出反应而兴奋，而有些细胞在其附近受到抑制。该细胞群的生理意义尚不清楚，仍然是一个未来的话题。