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2025-12-17 18:24:00
CA3 領域と CA1 領域は、高度に相互接続された構造を形成しています (リーら、1994; ラウバーグ、1979 年; アマラルとウィッター、1989; ウィッター、2007）。 CA3錐体ニューロンは、同側（連合）および対側（交連）結合システムという2つの主要な経路を介してCA3およびCA1に投影する高度に側副性の軸索を持っています（篠原ほか、2012）。関連経路では、CA3 は長手方向の関連束を通って CA3 の中隔側頭軸に沿って平行に枝を分配し、CA3 内で終端します。 照射されたベッド そして 立ち上がりベッド (スワンソンら、1978; ヨース＝シモンセン、1973 年; 石塚ら、; リーら、1994）。さらに、同じ CA3 錐体ニューロンは、CA1 を標的とするシェーファー側枝を介して CA1 への別の関連経路を生じさせます。 照射されたベッド そして 立ち上がりベッド (ヨース＝シモンセン、1973 年; ラウルバーグとソーレンセン、1981 年; スワンソンら、1978; スワンソンら、1980; 石塚ら、; ウィッター、2007）。交連系も同様の組織を示します。CA3 錐体ニューロンは、中隔側頭軸全体にわたって対側の CA3 および CA1 に投射し、同じ標的層に到達します (放射された そして 上昇中) (ラウバーグ、1979 年; ラウルバーグとソーレンセン、1981 年）。興味深いことに、一部の CA3 錐体ニューロンは側枝を連合経路と交連経路の両方に送ります (ラウルバーグとソーレンセン、1981 年）。最後に、CA3 から CA1 への興奮性投影は一方向であるように見えます。つまり、CA1 は CA3 に逆投影しません (ヨース＝シモンセン、1973 年;でも見てください シクら、1994、CA1 GABA作動性ニューロンがCA3に投影している証拠について）。
解剖学的所見は生理学的証拠によっても裏付けられています。いくつかの研究では、CA3-CA3 および CA3-CA1 の興奮性接続の機能的役割が強調されています。 CA3 刺激によって誘発された人口スパイクは、CA1 の離れた部分に両側に広がりました (フィナティとジェフリーズ、1993 年）。電気刺激を利用して、 ブザキとアイデルベルク、1982 年 らは、CA3 結合経路と交連経路の両方が、同側および対側の CA1 錐体ニューロンの頂端および基底の樹状突起を活性化することを実証しました。さらに、CA3 刺激によって誘発された集団スパイクは、CA1 の離れた部分全体に両側に広がりました (フィナティとジェフリーズ、1993 年）。 CA1 の主な出力は、 ちょっとした部屋 および嗅内皮質では、その中隔 (背側) 領域も同側および対側の CA1 (スワンソンら、1978; ヴァン・グローエンとウィス、1990）。
両側海馬の解剖学的対称性にもかかわらず、側化の証拠は限られています（篠原ほか、2008; 川上ほか、2003; クルールら、2009; シプトンら、2014; ヴィラロボスほか、2017)、リップル特性への潜在的な影響は依然として不明です (ヴィラロボスほか、2017）。私たちのリップル検出方法は次のアプローチに従いました。 ヴィラロボスほか、2017、文献で報告されている同様のリップル特徴を再現できるようになります。リップル平均周波数分布は 140 ～ 150 Hz の範囲にあります (図 2C、D）、による調査結果と一致しています。 ニザン他、2022 そして ガン他、2017。リップル イベントはダブレットとして頻繁に発生し、100 ミリ秒間のリップル間間隔のピークに反映されています (図 2E、F)、に同意 ブズサキら、2003。通常、リップル イベントごとのサイクル数は 3 ～ 9 サイクルの範囲です (ブズサキ、2015)、ほとんどのリップル イベントは 6 ～ 7 サイクルで構成されていることがわかりました (図 2G、H)、同様の ヴィラロボスほか、2017、 イリネンら、1995、 そして サリバン他、2011、ただし報告されているよりも少ない ガン他、2017。リップル イベント レート (リップル量) は 1 秒あたり約 0.5 イベントでした (図2A、B)、これは、によって報告された率を超えています。 ヴィラロボスほか、2017 そして エシェンコら、2008、しかしそれは報告されたものよりも低かった。 エゴステンゲルとウィルソン、2010。最も重要なことは、左半球と右半球の間でリップルの特徴に大きな違いが見られなかったことです。さらに、半球間の等価性テストにより、リップルの特徴が指定された範囲内で実際に等価であることが確認されました。したがって、いくつかの証拠はCA1の側性化を示唆していますが、それはこの研究で調べられたリップルの特徴には影響を与えていないようです。
リップル振動同期の研究には、齧歯動物 CA1 電気生理学における長い歴史があります。しかし、リップル同期性は、特に定量的な観点からは、まだ解明されていないと考えています。この結論は、キーワード検索、引用レビュー、SWR に関する書籍の章を通じて特定された広範な研究が不足していることに基づいています (ドラグーン他、2000; アンデルセン、2007; ブズサキ、2015; リュー他、2022; モリスほか、2024）。一部の著者は、SWR は非常に同期的である、または哺乳類の脳で最も同期的なパターンの 1 つであると説明しています (リュー他、2022; サリバン他、2011; ブズサキ、2015）、これらの主張は多くの場合明確化されておらず、次のようなさまざまな文脈で使用されています。 (1) CA3 および/または CA1 ニューロンからの同期発火の結果としての SWR (スズキとスミス、1988a; サリバン他、2011)、(2) 海馬および海馬傍構造にわたる同期フィールド イベントとしての SWR (クロバクとブズサキ、1994) および (3) 海馬の中隔側頭軸に沿った、および/または両側の同時イベントとしての SWR (スズキとスミス、1987 年）。
混乱のもう 1 つの原因は、鋭い波とリップルを総称して SWR と呼んでいるにもかかわらず、すべての研究がそれらを同時に検出しているわけではないという事実から生じます。文献の多くは、CA1 から発生するいずれかの鋭い波に焦点を当てています。 照射されたベッド またはCA1からの波紋 ピラミッド層、両方ではなく。それにもかかわらず、一般に、ほとんどの鋭い波には波紋が伴い、その逆も同様であると考えられています。この曖昧さに対処するために、分析で行ったように、研究では鋭い波のみを考慮したのか、それとも波紋のみを考慮したのかを明確にしました。
私たちの知る限り、半球間の SWR の同期性を調査した研究はほんのわずかです (ブズサキ、1986; ブズサキ、1989; ブズサキら、2003; クロバクとブザキ、1996 年; グアン他、2021; スズキとスミス、1987 年; スズキとスミス、1988a; スズキとスミス、1988b; ヴァリーバ他、2019; ヴィラロボスほか、2017)、一方、縦軸と横軸の両方に沿った半球内のリップル力学はより広範囲に分析されています(ブズサキ、1989; ブズサキら、1992; クロバクとブザキ、1996 年; サリバン他、2011; イリネンら、1995; ニザン他、2022; パテルほか、2013; ヴァリーバ他、2020; Csicsvari 他、2000; ヴィラロボスほか、2017）。半球内 SWR の同期性に関する研究により、鋭波およびリップル イベントは、ラットの同じ半球内で縦軸に沿って高度に位相および/または時間ロックされていることが実証されました。例えば、 ブズサキ、1989 ラットCA1において、最大3 mmの距離にわたって鋭い波と集団スパイクバーストが同時に発生したことを報告しました。 照射されたベッド。これに基づいて、 ブズサキら、1992 は、中隔側頭軸に沿って最大 1.8 mm の間隔をあけたシャンク全体にわたるリップル位相ロックを実証しました。しかし、彼らの図 2B では、平均化トレースの減少が電極間距離によるものであるかどうかは明らかにされておらず、平均化リップル信号のばらつきが明らかになっています。 イリネンら、1995 シャンクの間隔が300μmで、最大1.5mmにわたるCA1中隔側頭軸に沿ったリップル位相ロックが観察されました。 クロバクとブザキ、1996 年 は、4mmから5mmの距離にわたる同側の位相ロックリップルを報告しました。その後、 パテルほか、2013 らは、リップルイベントの約38％が6mm以内にタイムロックされ、37％が0.33～0.4mm/msの速度で中隔側頭軸に沿って双方向に伝播し、21％が1mm以内に局在化していることを発見した。特に、データセットの幅は 1.2 mm であり、 ヴィラロボスほか、2017 200 μm 未満の間隔を分析します。これは、伝播するリップルの間隔が 5 ミリ秒未満であることを示唆しています。これは、リップルの一致および相関分析の下限に一致する時間枠です (図6）。
新生ラットの中隔および中間 CA1 領域にある 1.2 ～ 2.4 mm にわたる同側の電極上で、鋭波現象が同時に発生することが観察されています (ヴァリーバ他、2020）。さらに、 ニザン他、2022 は、振幅、周波数、持続時間などの波紋の特徴が CA1 の長軸に沿って一貫しており、波紋イベントが CA1 の中隔領域から後部領域まで広がる海馬軸全体にわたって時間ロックされていると報告しました。 ちょっとした部屋 （マウスでは3mm）。対照的に、 Csicsvari 他、2000 そして サリバン他、2011 は、内外側軸に沿ったリップルの同期性を調査しました。 サリバン他、2011 彼らは、300μm間隔のシャンクを使用したラットでCA1横軸に沿った高いリップル振幅相関を発見しました。 Csicsvari 他、2000 は、同様の間隔の電極を使用した場合、50 ms ビン内の高いリップル一致確率を報告しました。まとめると、これらの研究は、鋭波現象とリップル振動が、同じ CA1 半球内で中隔時間軸と横軸の両方に沿って高度に位相ロックおよび/または時間ロックされていることを示しています。
最近の研究によると、 ヴィラロボスほか、2017 は、海馬の波紋振動が両半球で同時に起こるという概念に異議を唱えました。これをテストするために、彼らは各半球に 4 つずつ、合計 8 つの四極管の配置を採用しました。彼らの図によると、同側の電極の間隔は 200 μm 未満で、対側の電極の間隔は最大 4.5 mm でした。ランダムな電極選択により、同側電極は内外側軸または中側頭軸のいずれかに沿って配置できます。同側半球と対側半球からの波紋事象を検出することにより、ほとんどの対側波紋は独立して発生することが判明した。具体的には、同側の一致率は 5ms 時間ビン内で 22%、100ms ビン内で 29% であったのに対し、対側性の一致率は 5ms ビンではわずか 3%、100ms ビンでは 10% であったと報告しました。この結果は、対側部位間のリップルの一致率が低いためだけでなく、同じ半球内で約 125 μm 離れた電極間でのリップルの一致率が比較的低いためでもあり、驚くべきものです。
結論と今後の方向性
要約すると、CA1 リップル振動に関する研究には長い歴史があるにもかかわらず、私たちの研究は、その半球間の同期に関する数少ない詳細な定量的分析の 1 つを提供します。注目すべきことに、私たちの調査結果は次の結論に異議を唱えています。 ヴィラロボスほか、2017 これは、リップル現象が主に同じ半球内で位相ロックされているものの、半球全体で堅牢な時間ロックを示すことを実証することによって行われます。これは、リップル同期が純粋にローカルなものではなく、おそらく CA3 からの共通の双方向入力によって駆動される、グローバルな時間調整を伴うことを示しています。
私たちの結果はさらに、位相と振幅の結合メトリクスがリップル同期の異なる側面を捉えていることを明らかにしています。位相結合は非常に局所的であり、隔時間軸に沿った距離とともに急速に減衰しますが、振幅結合はより広い空間スケールにわたって一貫したままであり、リップル時間ロックのグローバルな性質を強調しています。これらの発見は、海馬が局所的な処理と全体的な調整、つまり記憶の固定と半球全体にわたる一貫した細胞集合体の形成をサポートするメカニズムのバランスを取っていることを示唆している。
#ラットにおける #CA1 #リップル振動と非同期性証拠の再評価について