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神経:自然なスパイク列によって導かれるスパイクタイミング依存的シナプス調節

Nature 416, 6879 doi: 10.1038/416433a

2個のニューロン間の結合の強さは、活動によって変わり、変化の仕方はシナプスの両側にあるニューロンの発火タイミングに依存する。こうしたスパイクタイミング依存シナプス可塑性(STDP)については、シナプス前細胞と後細胞のスパイクの間隔を変えながら、体系的に調べられてきたが、今回は、より自然に近いスパイク列の条件下で、STDPがどう作動するかについて調べた。その結果、視覚野の切片でシナプス前後細胞のスパイクの組合せがシナプス調節に与える影響は、組合せの間隔だけでなく先行するスパイクのタイミングによっても変わるということがわかった。それぞれのスパイクがシナプスを調節する効力は、同じ細胞に数十ミリ秒以内に先行的スパイク発生があると低下する。自然な視覚刺激を行ったときにin vivoで記録されるパターンのスパイクによってもたらされるシナプス調節の方向と規模は、それぞれのニューロンでの抑制的スパイク間相互作用を考えに入れると、正確に予測可能である。したがって、活動依存的なシナプス調節はニューロン間の発火タイミングの相対関係だけでなく、個々のニューロンのスパイクパターンにもよる。自然のスパイク列では、連続発火の最初のスパイクのタイミングがシナプス調節に最も重要である。

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