海馬においてsharp waves/ripples (SW-R) 発生時に繰り返し観察されるシークエンス発火が記憶の固定を担うといわれている。しかし、シークエンス発火が下流の細胞においてどのように受容されているのかは未解明である。そこで、SW-Rに参加する細胞としない細胞のシナプス入力を大規模に可視化し、参加する細胞は参加しない細胞に比べ、SW-R時に多数のシナプス入力を受けることを発見した。さらに、このシナプス入力はシークエンス構造を持ち、空間的に近接したスパインに収束することを見出した。空間的に近接した入力は非線形演算を誘導することから、この入力様式が細胞選択的な発火に関与する可能性がある。
Sequential reactivation of memory-relevant neuron ensembles during hippocampal sharp-wave ripple (SW-R) oscillations reflects cognitive processing. However, how a downstream neuron decodes this spatiotemporally organized activity remains unexplored. Using subcellular calcium imaging from CA1 pyramidal neurons in ex vivo hippocampal networks, we discovered that neighboring spines are activated serially along dendrites toward or away from the cell bodies. The sequential spine activity was engaged repeatedly in different SW-Rs in a complex manner. In a single SW-R event, multiple sequences appeared discretely in dendritic trees, but as a whole, sequences occurred preferentially in some dendritic branches. Thus, sequential replays of multineuronal spikes are distributed across several compartmentalized dendritic foci of a postsynaptic neuron with their spatiotemporal features preserved.

研究種目 : 研究活動スタート支援
研究期間 : 2017～2018
課題番号 : 17H07086
研究分野 : 神経生理学