海馬スライス標本における反響興奮現象と短期記憶のメカニズム

海马切片制备中回声激发现象和短期记忆的机制

基本信息

批准号：
13210014
负责人：
片山統裕
金额：
$ 3.71万
依托单位：
Tohoku University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas (C)
财政年份：
2001
资助国家：
日本
起止时间：
2001 至无数据
项目状态：
已结题

项目摘要

脳はモジュール・システムであり,その高次情報処理機能は多数のモジュールの協調動作によって実現されている.そのため,モジュール単体の性質のみならず,モジュールの相互作用や協調メカニズムを明らかにすることが重要である.本研究では,モルモット海馬スライス標本内の局所神経回路(CA3領域)を脳モジュールと見たて,これを脳モジ(ールを模擬した人工モジュール(Radial Isochron Clock振動子,RIC)と相互結合し、脳内の多モジュール結合系を模擬する実験系を構築した.モルモット海馬スライス標本を高濃度カリウム・ペニシリン含有人工脳脊髄液で維持することによりCA3ニューロン群の自発バースト活動を誘発した。バースト活動を検出したときRICを"位相シフト"させ、逆にRICの"位相"がゼロになったとき,CA3に電気刺激を与えるように結合した.RICはRTLinux V.2を導入したPCによりリアルタイムシミュレーションした.CA3→RICの結合強度Aを肇化させ(A>0;興奮性フィードバック,A=0;一方向結合,A<0;抑制性フィードバック),系のダイナミクスを計測・解析することにより,海馬モジュールにおける反響興奮時のダイナミクス,およびそのときのシナプス可塑性現象について検討した.結合モードに依存して様々な引き込みパターンが観測された.特に,CA3→RICを抑制性結合としたとき,結合パラメータの変化に対して頑強な3:2相互引き込み同期活動が観測された.単方向結合の場合は最も引き込みがよわく,CA3のバースト間隔は不安定に変化した.また,CA3とRICの相互結合後,CA3自発バースト活動の振幅、周期やそのゆらぎの性質が変化した.これは,引き込み同期振動によりCA3回路内シナプス可塑性が生じ、ネットワークの機能構造が変化したためであると考えられる.

大脑是一个模块化系统，其高阶信息处理功能是由多个模块的协同动作来实现的。因此，不仅要阐明各个模块的属性，而且要阐明模块之间的相互作用和协调机制。在本研究中，我们将豚鼠海马切片标本中的局部神经回路（CA3区）视为大脑模块，并创建了模拟大脑模块的人工模块（Radial Isochron）。我们构建了一个实验系统，通过相互耦合的时钟振荡器（RIC）来模拟大脑中的多模块互连系统。通过将豚鼠海马切片维持在含有高浓度钾和青霉素的人工脑脊液中来创建CA3神经元组。它检测到突发活动，它对 RIC 进行“相移”，相反，当 RIC 的“相位”变为零时，它会耦合以向 CA3 提供电刺激。使用安装有V.2的PC进行实时模拟，调整CA3→RIC的连接强度A（A>0：兴奋性反馈，A=0：单向连接，A<0：抑制性反馈）通过测量和分析海马模块的动力学，我们研究了回声激励期间的动力学以及当时的突触可塑性现象。根据连接模式观察到了各种夹带模式。特别是，CA3→RI当C是抑制连接时，我们观察到对连接参数变化具有鲁棒性的3:2相互吸引同步活动。在单向连接的情况下，吸引最强，并且CA3的突发间隔变化不稳定。和RI C相互耦合后，CA3自发爆发活动的波动幅度、周期和性质发生了变化，这被认为是由于CA3回路中的突触可塑性由于夹带同步振荡而发生，以及网络的功能结构。改变了。