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2020/02/13

薬品作用学教室の石川智愛 大学院生、池谷裕二教授らが、海馬ニューロンが受けるシナプス入力 を大規模に可視化することで、近傍のシナプスが特定の順番で反復入力 (シークエンス入力)を受けることを発見


薬品作用学教室の石川智愛大学院生、池谷裕二教授らは海馬ニューロンが受けるシナプス入力を大規模に可視化することで、近傍のシナプスが特定の順番で反復入力(シークエンス入力)を受けることを発見しました。本研究成果は2020年2月12日付でScience Advances誌(オンライン版)に掲載されました。
 
発表論文
雑誌:Science Advances(2月12日オンライン版)
題目:Locally Sequential Synaptic Reactivation During Hippocampal Ripples
著者:Ishikawa, T. Ikegaya, Y.
論文へのリンク:https://advances.sciencemag.org/content/6/7/eaay1492
DOI:10.1126/sciadv.aay1492

発表概要
脳は多数のニューロンにより構成され、さまざまな情報はニューロンの組み合わせとその活動パターンでコードされると考えられています。こうした活動は発火シークエンスとして知られ、記憶や学習を始めとする高次機能の発揮に不可欠であると考えられていますが、シナプスレベルでどのように伝達されるのかに関しては明らかになっていませんでした。
今回、薬品作用学教室では、当研究室で開発した大規模スパインイメージング法をさらに改良し、発火シークエンスが高頻度に観察されるsharp wave rippleと呼ばれる脳波の発生時のシナプス入力を大規模に可視化しました。その結果、sharp wave ripple発生時には特定のスパインが特定の順番で入力を受けるシークエンス入力の存在を発見しました。さらに、シークエンス入力を受けるスパインは空間的に近接した位置に存在することも明らかにしました。
本研究は、「シークエンス入力という情報演算の最小基本単位により、ニューロンの発火タイミングを制御する」という新たな情報処理アルゴリズムを提示するものです。今後、シナプス入力の時空間パターンという観点から発火シークエンスの制御機構に迫ることで、脳高次機能の解明につながると期待されます。
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