運動学習における皮質領野間の活動制御機構

运动学习中皮层区域之间的活动控制机制

• 批准号: 22K06438
• 负责人: 大塚 岳
• 金额: $ 2.66万
• 依托单位: National Institute for Physiological Sciences
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K06438/
• 关键词: 大脳皮質; 運動野; 錐体細胞; 介在細胞; 運動学習; シナプス

大脳皮質は機能的に分化した様々な領野から構成されており、領野間で情報伝達・処理を行うことによって高次機能を発揮する。従って、皮質領野間の結合回路を明らかにし、結合がある領野間でどのように神経活動を制御しているのか機能と関連付けて解明することは重要である。これまでに、運動野の局所回路構造に関する研究を行い、層内・層間で錐体細胞同士が投射先に依存してサブネットワークを形成していることを明らかにした。また、錐体細胞サブタイプと抑制性介在細胞間の結合回路も明らかにした。さらに、一次運動野（M1）では5層において運動学習時に特定の錐体細胞サブタイプと抑制性介在細胞であるFS（fast-spiking）細胞間の相互結合回路でオシレーションが発生し、学習形成に重要な役割を担っていることを示した。運動野は、M1と高次（二次）運動野（M2）から構成され、相互に軸索投射していることが知られている。M1‐M2領野間の結合では、互いの領野に投射する錐体細胞の皮質内分布や投射する皮質の層が異なり、相互に異なった制御様式をしていることを示した。しかし、M2が運動学習の形成にどのように関与しているのか？また、学習形成を制御するM1のオシレーション活動は、M2からの入力によってどのように制御されているのかは知られていない。そこで本研究では、活動制御の基盤となるM1-M2領野間において細胞レベルのシナプス結合回路を明らかにし、運動学習におけるM1-M2領野間の活動制御機構を解明することを目的とした。本年度はM1‐M2領野間の結合について解析を行い、運動学習におけるM2の錐体細胞サブタイプの関与について解析した。

大脑皮层由各种功能差异的区域组成，并且通过在区域之间传输和处理信息来发挥其高阶功能。因此，重要的是要阐明皮质场之间的结合电路并将其与功能相关联，以阐明如何在连接区域之间控制神经活动。到目前为止，我们已经对运动区域的局部电路结构进行了研究，揭示了锥体细胞根据投影目的地在层内和层之间形成子网。我们还阐明了锥体细胞亚型和抑制性介导的细胞之间的结合回路。此外，在一级运动皮层（M1）中，振荡发生在特定的金字塔细胞亚型和快速刺激性（FS）细胞之间的互连回路中，该细胞是一种抑制性介导的细胞，在运动过程中，在原发运动皮层（M1）中，它在学习形成中起重要作用。运动皮层由M1和较高（二级）运动皮层（M2）组成，已知彼此相互投影。 M1-M2场之间的结合表明，投影在每个场上的锥体细胞的皮质内分布以及在每个场上投射的皮质层都不同，表明它们具有不同的控制模式。但是，M2如何构成运动学习？此外，尚不清楚控制学习形成的M1的振荡活性如何通过M2的输入来控制。因此，本研究旨在阐明M1-M2场之间的细胞水平突触结合电路，这是活动控制的基础，并阐明运动学习过程中M1-M2场之间的活性控制机制。今年，我们分析了M1-M2场之间的结合，并分析了M2锥体细胞亚型参与运动学习。

项目成果

Functional organization of motor cortical circuitry for learning.

用于学习的运动皮层电路的功能组织。

• 发表时间: 2022
• 作者: 大塚岳;川口康雄
• 通讯作者: 川口康雄

Dopamine drives neuronal excitability via KCNQ channel phosphorylation for reward behavior

• DOI: 10.1016/j.celrep.2022.111309
• 发表时间: 2022-09-06
• 期刊: CELL REPORTS
• 影响因子: 8.8
• 作者: Tsuboi，Daisuke;Otsuka，Takeshi;Kaibuchi，Kozo
• 通讯作者: Kaibuchi，Kozo