2022/03/30 更新

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ヤマダ レイ
山田 玲
YAMADA Rei
所属
大学院医学系研究科 附属医学教育研究支援センター 先端領域支援部門 助教
大学院担当
大学院医学系研究科
学部担当
医学部
職名
助教
連絡先
メールアドレス

学位 1

  1. 博士(医学) ( 2005年11月   京都大学 ) 

研究キーワード 1

  1. 音源定位 両耳間時差 聴覚神経回路 シナプス 樹状突起 イオンチャネル

研究分野 2

  1. ライフサイエンス / 基盤脳科学  / 細胞生物学

  2. ライフサイエンス / 生理学  / 聴覚情報処理

現在の研究課題とSDGs 1

  1. 音源定位行動を実現する聴覚神経回路の動作原理の解明

所属学協会 3

  1. 日本生理学会   評議員

  2. 日本神経科学学会   一般会員

  3. 北米神経科学学会   会員

 

論文 15

  1. Dendritic synapse geometry optimizes binaural computation in a sound localization circuit. 査読有り

    Rei Yamada and Hiroshi Kuba

    SCIENCE ADVANCES     2021年11月

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    担当区分:筆頭著者   記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

  2. Tonotopic Specializations in Number, Size, and Reversal Potential of GABAergic Inputs Fine-Tune Temporal Coding at Avian Cochlear Nucleus 査読有り

    Mohammed Al-Yaari, Chikao Onogi, Rei Yamada, Ryota Adachi, Daiya Kondo, Hiroshi Kuba

    JOURNAL OF NEUROSCIENCE   41 巻 ( 43 ) 頁: 8904 - 8916   2021年10月

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    担当区分:筆頭著者   記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

  3. Excitatory-Inhibitory Synaptic Coupling in Avian Nucleus Magnocellularis 査読有り

    JOURNAL OF NEUROSCIENCE   40 巻 ( 3 ) 頁: 619 - 631   2020年1月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Journal of Neuroscience  

    DOI: 10.1523/JNEUROSCI.1124-19.2019

    Web of Science

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  4. Tonotopic Differentiation of Coupling between Ca2+ and Kv1.1 Expression in Brainstem Auditory Circuit 査読有り

    Adachi Ryota, Yamada Rei, Kuba Hiroshi

    ISCIENCE   13 巻   頁: 199 - +   2019年3月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:iScience  

    DOI: 10.1016/j.isci.2019.02.022

    Web of Science

    Scopus

  5. Tonotopic Variation of the T-Type Ca2+ Current in Avian Auditory Coincidence Detector Neurons 査読有り

    Fukaya Ryota, Yamada Rei, Kuba Hiroshi

    JOURNAL OF NEUROSCIENCE   38 巻 ( 2 ) 頁: 335 - 346   2018年1月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Journal of Neuroscience  

    DOI: 10.1523/JNEUROSCI.2237-17.2017

    Web of Science

    Scopus

    PubMed

  6. Structural and Functional Plasticity at the Axon Initial Segment 査読有り

    Yamada Rei, Kuba Hiroshi

    FRONTIERS IN CELLULAR NEUROSCIENCE   10 巻 ( OCT2016 ) 頁: 250   2016年10月

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    掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Frontiers in Cellular Neuroscience  

    DOI: 10.3389/fncel.2016.00250

    Web of Science

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    PubMed

  7. Redistribution of Kv1 and Kv7 enhances neuronal excitability during structural axon initial segment plasticity 査読有り

    Kuba Hiroshi, Yamada Rei, Ishiguro Go, Adachi Ryota

    NATURE COMMUNICATIONS   6 巻   頁: 8815   2015年11月

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    掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Nature Communications  

    DOI: 10.1038/ncomms9815

    Web of Science

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    PubMed

  8. Plasticity of the Axonal Trigger Zone 査読有り

    Adachi Ryota, Yamada Rei, Kuba Hiroshi

    NEUROSCIENTIST   21 巻 ( 3 ) 頁: 255 - 265   2015年6月

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    掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Neuroscientist  

    DOI: 10.1177/1073858414535986

    Web of Science

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    PubMed

  9. The Cooperation of Sustained and Phasic Inhibitions Increases the Contrast of ITD-Tuning in Low-Frequency Neurons of the Chick Nucleus Laminaris 査読有り

    Yamada Rei, Okuda Hiroko, Kuba Hiroshi, Nishino Eri, Ishii Takahiro M., Ohmori Harunori

    JOURNAL OF NEUROSCIENCE   33 巻 ( 9 ) 頁: 3927 - 3938   2013年2月

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    掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Journal of Neuroscience  

    DOI: 10.1523/JNEUROSCI.2377-12.2013

    Web of Science

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  10. Activation of metabotropic glutamate receptors improves the accuracy of coincidence detection by presynaptic mechanisms in the nucleus laminaris of the chick 査読有り

    Okuda Hiroko, Yamada Rei, Kuba Hiroshi, Ohmori Harunori

    JOURNAL OF PHYSIOLOGY-LONDON   591 巻 ( 1 ) 頁: 365 - 378   2013年1月

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    掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Journal of Physiology  

    DOI: 10.1113/jphysiol.2012.244350

    Web of Science

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  11. Properties of dendritic filtering in auditory coincidence detector neurons of birds 査読有り

    Yamada Rei, Kuba Hiroshi, Ohmori Harunori

    JOURNAL OF PHYSIOLOGICAL SCIENCES   63 巻   頁: S189 - S189   2013年

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    掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

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  12. Sound-intensity-dependent compensation for the small interaural time difference cue for sound source localization 査読有り

    Eri Nishino, Rei Yamada, Hiroshi Kuba, Hiroyuki Hioki, Takahiro Furuta, Takeshi Kaneko, Harunori Ohmori

    JOURNAL OF NEUROSCIENCE   28 巻 ( 28 ) 頁: 7153 - 7164   2008年7月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:SOC NEUROSCIENCE  

    Interaural time difference (ITD) is a major cue for sound source localization. However, animals with small heads experience small ITDs, making ITD detection difficult, particularly for low-frequency sound. Here, we describe a sound-intensity-dependent mechanism for compensating for the small ITD cues in the coincidence detector neurons in the nucleus laminaris (NL) of the chicken aged from 3 to 29 d after hatching. The hypothesized compensation mechanisms were confirmed by simulation. In vivo single-unit recordings revealed an improved contrast of ITD tuning in low-best-frequency (< 1 kHz) NL neurons by suppressing the firing activity at the worst ITD, whereas the firing rate was increased with increasing sound intensity at the best ITD. In contrast, level-dependent suppression was so weak in the middle- and high-best-frequency (< 1 kHz) NL neurons that loud sounds led to increases in firing rate at both the best and the worst ITDs. The suppression of firing activity at the worst ITD in the low-best-frequency neurons required the activation of the superior olivary nucleus (SON) and was eliminated by electrolytic lesions of the SON. The frequency-dependent suppression reflected the dense projection from the SON to the low-frequency region of NL. Thus, the small ITD cues available in low-frequency sounds were partly compensated for by a sound-intensity-dependent inhibition from the SON.

    DOI: 10.1523/JNEUROSCI.4398-07.2008

    Web of Science

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  13. Hyperpolarization-activated cyclic nucleotide-gated cation channels regulate auditory coincidence detection in nucleus laminaris of the chick 査読有り

    R Yamada, H Kuba, TM Ishii, H Ohmori

    JOURNAL OF NEUROSCIENCE   25 巻 ( 39 ) 頁: 8867 - 8877   2005年9月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:SOC NEUROSCIENCE  

    Coincidence detection of bilateral acoustic signals in nucleus laminaris (NL) is the first step in azimuthal sound source localization in birds. Here, we demonstrate graded expression of hyperpolarization-activated cyclic nucleotide-gated (HCN) cation channels along the tonotopic axis of NL and its role in the regulation of coincidence detection. Expression of HCN1 and HCN2, but not HCN3 or HCN4, was detected in NL. Based on measurement of both subtype mRNA and protein, HCN1 varied along the tonotopic axis and was minimal in high-characteristic frequency (CF) neurons. In contrast, HCN2 was evenly distributed. The resting conductance was larger and the steady-state activation curve of I-h was more positive in neurons of middle to low CF than those of high CF, consistent with the predominance of HCN1 channels in these neurons. Application of 8-Br-cAMP or noradrenaline generated a depolarizing shift of the I-h voltage activation curve. This shift was larger in neurons of high CF than in those of middle CF. The shift in the activation voltage of I-h depolarized the resting membrane, accelerated the EPSP time course, and significantly improved the coincidence detection in neurons of high CF, suggesting that I-h may improve the localization of sound sources.

    DOI: 10.1523/JNEUROSCI.2541-05.2005

    Web of Science

    PubMed

  14. Tonotopic specialization of auditory coincidence detection in nucleus laminaris of the chick 査読有り

    H Kuba, R Yamada, Fukui, I, H Ohmori

    JOURNAL OF NEUROSCIENCE   25 巻 ( 8 ) 頁: 1924 - 1934   2005年2月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:SOC NEUROSCIENCE  

    The interaural time difference ( ITD) is a cue for localizing a sound source along the horizontal plane and is first determined in the nucleus laminaris ( NL) in birds. Neurons in NL are tonotopically organized, such that ITDs are processed separately at each characteristic frequency ( CF). Here, we investigated the excitability and coincidence detection of neurons along the tonotopic axis in NL, using a chick brainstem slice preparation. Systematic changes with CF were observed in morphological and electrophysiological properties of NL neurons. These properties included the length of dendrites, the input capacitance, the conductance of hyperpolarization- activated current, and the EPSC time course. In contrast to these gradients, the conductance of low- threshold K+ current and the expression of Kv1.2 channel protein were maximal in the central ( middle- CF) region of NL. As a result, the middle- CF neuron had the smallest input resistance and membrane time constant, and consequently the fastest EPSP, and exhibited the most accurate coincidence detection. The specialization of middle- CF neurons as coincidence detectors may account for the high resolution of sound- source localization in the middle- frequency range observed in avians.

    DOI: 10.1523/JnEUROSCI.4428-04.2005

    Web of Science

    PubMed

  15. Evaluation of the limiting acuity of coincidence detection in nucleus laminaris of the chicken 査読有り

    H Kuba, R Yamada, H Ohmori

    JOURNAL OF PHYSIOLOGY-LONDON   552 巻 ( 2 ) 頁: 611 - 620   2003年10月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:CAMBRIDGE UNIV PRESS  

    The localization of sounds requires the detection of very brief inter-aural time differences (ITDs). In birds, ITDs are first encoded in neurons of the nucleus laminaris (NL) through the precise coincidence of binaural synaptic inputs. We examined the effects of temperature on acuity of coincidence detection in chick NL, by utilizing whole-cell and cell-attached recording techniques in brain slices while applying electrical stimuli bilaterally to axonal projections from the nucleus magnocellularis to NL. The precision of coincidence detection was measured as a time window, corresponding to the time interval that gave the half-maximum spiking probability. Acuity improved with the elevation of recording temperature, and at 40degreesC, the avian body temperature, the time window was 0.38 ms. Although all synaptic events were briefer at higher temperature, the duration of EPSPs were equivalent to or faster than that of EPSCs at 40degreesC. Activation of low-threshold K+ currents by a slight membrane depolarization during an EPSP was responsible for this EPSP acceleration. EPSPs were prolonged following inhibition of low-threshold K+ currents by dendrotoxin (40 nM) or hyperpolarization-activated cation currents by Cs+ (3 mm). The EPSP time course had a strong positive correlation with the sharpness of coincidence detection. The limiting value of the time window (0.16 ms), calculated from the estimated EPSP time course, was narrow enough to explain the acuity of ITD detection at NL in vivo.

    DOI: 10.1113/jphysiol.2003.041574

    Web of Science

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書籍等出版物 1

  1. Frequency dependent Specialization for processing binaural auditory cues in avian sound localization circuits. 査読有り 国際共著

    Advances in Sound Localization( 担当: 共著)

    Intech  2011年4月  ( ISBN:978-953-307-224-1

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    記述言語:英語 著書種別:学術書

    DOI: 10.5772/597

講演・口頭発表等 5

  1. トリ蝸牛神経核における入力周波数に応じた抑制シナプスの調節

    山田 玲

    第99回日本生理学会大会  2022年3月16日 

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    開催年月日: 2022年3月

    記述言語:英語   会議種別:口頭発表(一般)  

  2. トリ蝸牛神経核における周波数領域ごとの抑制性シナプスの違いとその意義

    山田 玲

    第68回中部日本生理学会  2021年10月15日 

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    開催年月日: 2021年10月

    記述言語:日本語   会議種別:口頭発表(一般)  

  3. 低周波音における両耳間時差検出のシナプスクラスタリングによる制御

    山田 玲

    第97回日本生理学会大会  2020年3月18日 

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    開催年月日: 2020年3月

    記述言語:英語   会議種別:口頭発表(一般)  

  4. トリ蝸牛神経核シナプスにおけるSrcキナーゼの機能

    山田 玲

    生理学研究所研究会「ミクロからマクロに至る脳の構造と機能のダイナミクス」  2019年11月8日  生理学研究所

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    開催年月日: 2019年11月

    記述言語:日本語   会議種別:口頭発表(一般)  

  5. 音源定位回路におけるシナプス分布の入力周波数依存的制御 招待有り

    山田 玲

    生理学研究所研究会「神経回路の構築から機能発現に至る統合的理解」  2018年12月4日  生理学研究所

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    開催年月日: 2018年12月

    記述言語:日本語   会議種別:口頭発表(招待・特別)  

科研費 4

  1. 聴覚同時検出器細胞における特徴的なシナプス分布の意義の解明

    研究課題/研究課題番号:16K08493  2016年4月 - 2019年3月

    科学研究費補助金  基盤研究(C)

    山田 玲

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    担当区分:研究代表者  資金種別:競争的資金

    配分額:4810000円 ( 直接経費:3700000円 、 間接経費:1110000円 )

    本研究では、左右の音入力の同時検出器として働くことで両耳間時差(ITD)検出を行うトリ層状核(NL)神経細胞を対象に、ITD検出における樹状突起機能の解明を目指す。これまでに長い樹状突起を持つ低周波数領域の細胞では、シナプス入力が遠位部に集中し、大きく減衰して細胞体に届くことを明らかにしてきた。今回、電気生理実験やシミュレーション実験により、シナプス入力による局所脱分極がカリウム電流の増加とシナプス電流の減少を引き起こすことで、シナプス電位が入力強度依存的に減衰することが分かった。さらにこの減衰によってNL細胞でのITD応答性が幅広い音圧に対して維持されることが示唆された。
    樹状突起におけるシナプス統合過程の詳細な解析は、大脳皮質や海馬の錐体細胞等で精力的に行われているが、これらの細胞は生理学的機能が単純ではないため、個体の機能発現における役割については明確になっていない。これに対し、NL細胞は両耳入力の同時検出器として働くことで音源定位に関わるという、その生理機能が明確である。本研究は、このNL細胞樹状突起におけるシナプス統合過程の入力強度依存性に着目し、その同時検出における機能的意義を直接明らかにした。本研究の成果は、音源定位機構の詳細だけでなく、神経回路機構一般における樹状突起の担う機能的な役割の解明にもつながり得る。

  2. 聴覚同時検出器細胞の樹状突起局所におけるシナプス統合様式の解明

    研究課題/研究課題番号:25460285  2013年4月 - 2017年3月

    科学研究費補助金  基盤研究(C)

    山田 玲

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    担当区分:研究代表者  資金種別:競争的資金

    配分額:5070000円 ( 直接経費:3900000円 、 間接経費:1170000円 )

    本研究は左右の音入力の時差検出を行うトリ層状核(NL)神経細胞において、音の周波数に応じて樹状突起長が異なる事の意義を解明することを目的とする。長い樹状突起を持つ低周波数領域の細胞(LF細胞)を対象に、主にcagedグルタミン酸を用いた解析から興奮性シナプスが樹状突起遠位に集中していることを明らかにした。この部位への入力は細胞体へ伝わる過程で大きく減衰すること、これには局所の脱分極とそれに続くカリウムチャネルの活性化が関与することも分かった。モデルを用いた解析から、LF細胞では入力を樹状突起遠位に集中させることで細胞体に届く電位を効率的に減衰させ、時差検出精度を調節していることが示唆された。

  3. 聴覚同時検出におけるフィードォワ抑制機構の役割

    研究課題/研究課題番号:21700431  2009年 - 2010年

    科学研究費補助金  若手研究(B)

    山田 玲

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    担当区分:研究代表者  資金種別:競争的資金

    配分額:4290000円 ( 直接経費:3300000円 、 間接経費:990000円 )

    鳥類の層状核(NL)神経細胞は、左右の音入力の同時検出器として働くことで両耳間時差(ITD)を検出し音源定位に関わる。本研究ではNLに投射するフィードフォワード抑制回路の存在を明らかにした。このIPSCは同側蝸牛神経核からのEPSCに1~2ミリ秒遅れて入力する。このIPSCは低い周波数領域の細胞でのみ観察され、その周辺に存在するGABA作動性の介在神経細胞によると考えられる。シミュレーションにより、フィードフォワード抑制は弱い音圧でのITD検出精度を改善することが分かった。鳥類NLの低い周波数領域の細胞では、フィードフォワード抑制とフィードバック抑制が相補的に働き、様々な強さの音入力に対して高いITD検出精度を実現していることが示唆された。

  4. 樹状突起におけるHCNチャネルの発現と、同時検出の機構解明

    研究課題/研究課題番号:18700381  2006年 - 2007年

    科学研究費補助金  若手研究(B)

    山田 玲

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    担当区分:研究代表者  資金種別:競争的資金

    配分額:3500000円 ( 直接経費:3500000円 )

    トリ層状核(NL)神経細胞は両側蝸牛神経核からのシナプス入力の同時検出器として働くことで両耳間時差を検出する。今回HCNチャネルがNL細胞における樹状突起の伝達特性にどのような影響を持つかを調べる目的で、樹状突起が発達しHCNチャネルの発現量も多い、低い特徴周波数(low-CF)領域の細胞を用いてパッチ記録を行った。細胞体で観察されるmEPSCは、コントロール条件では比較的均一な時間経過の分布を示すのに対して、HCNチャネルを薬理学的に阻害するとその時間経過の分布が広がり、HCNチャネルが樹状突起の伝達特性に関わっていることが確認できた。次に樹状突起を可視化した標本を用いて局所への投射線維を選択的に電気刺激したところ、細胞体で観察されるEPSPも刺激部位によらず均一な時間経過を示した。このことからHCNチャネルが樹状突起における入力の統合に寄与していることが示唆された。さらにHCNチャネルを薬理学的に阻害した時のEPSPおよび同時検出制度に対する影響を検討していく予定である。また抑制性入力についても検討したところ、low-CF細胞で観察されるmIPSCは他の領域に比べ4倍早い時間経過を持つことが分かった。また蝸牛神経核からの興奮性投射線維を電気刺激すると、low-CF細胞においてEPSCに数ms遅れてIPSCが観察された。このことは介在神経細胞による時間情報を保持したfeed-forward抑制回路が存在することを示唆する。今後は抑制性入力の性質および分布についても詳細に解析していく予定である。これらのことから、NL細胞における興奮性および抑制性シナプス入力についての詳細を明らかにし、シナプス入力の統合にHCNチャネルが具体的にどのように関わるのか、さらには樹状突起が果たす神経情報処理における具体的な役割を明らかにしたい。

 

担当経験のある科目 (本学) 8

  1. 生体の機能Ⅱ(植物機能生理学)実習

    2021

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    循環(心電図検査)

  2. ベーシックトレーニング

    2021

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    パッチクランプ実験の基本手技

  3. 生体の機能Ⅱ(植物機能生理学)講義

    2021

     詳細を見る

    内分泌・生殖

  4. 生体の機能Ⅰ(動物機能生理学)講義

    2021

     詳細を見る

    視覚・聴覚初期過程

  5. 生体の機能Ⅱ(植物機能生理学)実習

    2020

     詳細を見る

    循環(心電図実習)

  6. 生体の機能Ⅱ(植物機能生理学)講義

    2020

     詳細を見る

    内分泌・生殖

  7. 生体の機能Ⅰ(動物機能生理学)講義

    2020

     詳細を見る

    視覚・聴覚初期過程

  8. ベーシックトレーニング

    2020

     詳細を見る

    パッチクランプ実験の基本手技

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