Distinct synaptic plasticity rules operate across dendritic compartments in vivo during learning | Science (2025)
William J. Wright, Nathan G Hedrick , and Takaki Komiyama
https://doi.org/10.1126/science.ads4706
尖端樹状突起(Apical dendrite)と基底樹状突起(basal dendrite)ではシナプス可塑性のルールが異なる
基底樹状突起(basal dendrite): シナプス入力と細胞体(soma)の活動の一致
尖端樹状突起(Apical dendrite): シナプス入力同士の活動の一致
尖端樹状突起(Apical dendrite)では、細胞体の活動がシナプス可塑性に寄与していない
一次運動野(primary motor cortex; M1)のlayer 2/3の錐体細胞(Pyramidal cell)のイメージング
RCaMP2
赤系のカルシウム指示薬
神経突起(Neurite)のイメージング（細胞体の出力）
iGluSnFR3
膜状に発現するglutamateセンサー
グルタミン酸由来のシナプス入力を検出することができる
樹状突起スパイン(Dendritic spine)のイメージング（入力）
local learning
ヘブの学習則(Hebbian Learning)
貢献度分配問題(Credit assignment problem)
あるものを学習するために、どのシナプスを強めてどのシナプスを弱めるべきか
L2/3 錐体細胞(Pyramidal cell)の樹状突起、細胞体の同時in vivo Caイメージングを行うと、これらの応答は高い相関を示した（S2）
これはL5で観測されたのと同様の結果
High and asymmetric somato-dendritic coupling of V1 layer 5 neurons independent of visual stimulation and locomotion | eLife (2019)
Widespread and Highly Correlated Somato-dendritic Activity in Cortical Layer 5 Neurons | Neuron (2019)
In vivoではどうやらIn vitroで言われていたような独立性はないかもしれない
一方で、これはlocalな処理がないことを意味しない
詳細はMark T. Harnettのレビューを参照
Rethinking Single Neuron Electrical Compartmentalization: Dendritic Contributions to Network Computation In Vivo | Neuroscience (2022)
NMDA spikeが樹状突起から細胞体へのシグナル伝達に重要
これは近隣に同じタイミングで入力が起こることによって引き起こされる
Apical / Basal dendriteでスパイン間の入力の同期性を見てみる
Apicalの方が近隣の樹状突起スパイン(Dendritic spine)への入力が同期
さらにこれは運動に関連するスパインでその傾向が強い