統合失調症における認知機能障害への歯状回苔状細胞の関与

齿状陀螺苔藓细胞参与精神分裂症认知功能障碍

基本信息

批准号：
18J14574
负责人：
大内彩子
金额：
$ 1.22万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2018
资助国家：
日本
起止时间：
2018-04-25 至 2020-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

自身の研究成果より、海馬急性スライス標本において苔状細胞の神経活動がsharp wave(以下、SW)の活動を反映することを示し、苔状細胞が統合失調症による神経伝達異常のメカニズムに寄与すると仮説を立てて研究を進めてきた。前年度には、スライス標本における結果を裏付けるため、マウスの海馬からSWを記録し、同時に苔状細胞からのin vivoパッチクランプ記録法を確立した。In vivoパッチクランプ記録により得られる波形はスライス標本における記録とは異なり、様々な領域からの入力が複雑に混ざるため、SW発生時における正味のシナプス入力を測定することは容易ではなかった。そこで本研究では、畳み込みニューラルネットワークを用いてin vivoの膜電位波形を学習させたモデルから、SW発生時の膜電位変化の定量を行うことで従来の課題を解決した。その結果、生体動物においてもSWの活動が苔状細胞の神経活動に反映されることを示した。さらに本研究では海馬から苔状細胞へのSWの閾値下における情報動態を明らかにしたいと考え、スライス標本において、海馬からSWの記録と同時に、最大5つの苔状細胞からの多重パッチクランプ記録の同時記録法を確立した。その結果、周波数成分の強さの分布を指標にして分類したSWと、SWに伴って生じる苔状細胞の膜電位変化の組合せは対応付けできることが明らかになった。すなわち、SWの情報から苔状細胞の膜電位変化の組合せを予測することが可能であることを示した。加えて、5つの苔状細胞から同時に膜電位を記録した結果、同時に記録する細胞数が増えるほど、予測の精度が向上することを示した。以上の結果から、苔状細胞がSWの活動を集団単位で符号化することを明らかにした。

他根据自己的研究结果表明，急性海马切片标本中苔藓细胞的神经活动反映了锐波（SW）活动，并且苔藓细胞有助于精神分裂症引起的异常神经传递机制，并提出了假设。进行了研究。去年，为了证实切片制备的结果，我们记录了小鼠海马的SW，同时建立了苔藓细胞体内膜片钳记录方法。通过体内膜片钳记录获得的波形与切片制备中记录的波形不同，并且由于来自各个区域的输入是复杂混合的，因此在 SW 生成过程中测量净突触输入并不容易。因此，在本研究中，我们通过使用卷积神经网络学习体内膜电位波形的模型量化 SW 生成过程中膜电位的变化来解决传统问题。结果，我们发现即使在活体动物中，SW 活性也反映在苔藓细胞的神经活动中。此外，在本研究中，我们希望阐明从海马到苔藓细胞的 SW 的阈下信息动态，并在切片标本中同时记录来自海马的 SW，同时对最多 5 个苔藓细胞进行多个膜片钳记录。方法。结果表明，以频率成分强度的分布为指标进行分类的SW可以与伴随SW发生的苔藓细胞的膜电位的变化的组合相关联。换句话说，我们表明可以根据 SW 信息预测苔藓细胞膜电位变化的组合。此外，通过同时记录五个苔藓细胞的膜电位，他们表明，随着同时记录的细胞数量的增加，预测精度会提高。这些结果表明，苔藓细胞在集体基础上编码 SW 活性。