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東京大学 大学院医学系研究科脳神経医学専攻 神経生化学分野の尾藤 晴彦教授と藤井哉特任助教らは、シナプス可塑性が起こる過程を顕微鏡で観察し、シナプス酵素が行う情報処理を明らかにしました。

© The Authors. シナプス可塑性と記憶学習の際に活性化されるシナプス酵素であるCaMKIIalphaとカルシニューリンのdFOMAイメージング：神経情報伝達を規定する新たな非線形的情報処理過程の解読

これまで、外界の情报は神経入力となってシナプスの様々な酵素を活性化して可塑性を引き起こし、记忆につながると考えられていました。しかし、シナプスの酵素がどのように神経入力を読み解くのか、またこれをシナプスがどのような演算ルールとして活用するのかは全く分かっていませんでした。それは従来の方法では1フェムトリッター以下の容量のシナプスを分离して生化学的な分析することができないためでした。

本研究グループは、复数の酵素の活性化を直接顕微镜で动画として记録する方法（诲贵翱惭础法）を开発しました。この方法を用いて、シナプスの酵素が神経入力の情报を読み解く様子を、世界で初めてリアルタイムで観察することに成功しました。また、これまで単に遗伝子の実态として捉えられてきた酵素について、実はそれぞれ固有の情报処理を行う素子であるという新しい机能を明らかにしました。

今回の结果は、记忆の分子メカニズムという复雑なシステムを理解する上で重要な知见であり、将来的にはアルツハイマー病など高次脳机能障害の解明に役立つことが期待されます。また、今回开発した诲贵翱惭础法は広く生物学一般への応用が可能であり、様々な生命现象の原理を、まるで动画を见るように理解することができるようになることが期待されます。

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论文情报

Fujii H, Inoue M, Okuno H, Sano Y, Takemoto-Kimura S, Kitamura K, Kano M, Bito H,
“Nonlinear Decoding and Asymmetric Representation of Neuronal Input Information by CaMKIIα and Calcineurin”,
Cell Reports Online Edition: 2013/4/19 (Japan time), doi: 10.1016/j.celrep.2013.03.033.

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