嗅上皮付き単離脳を用いたニオイ情報処理の研究

• Project/Area Number: 18650080
• Research Category: Grant-in-Aid for Exploratory Research
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: Neuroscience in general
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 飯島 敏夫 Tohoku University, 大学院・生命科学研究科, 教授 (90333830)
• Project Period (FY): 2006 – 2007
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2007)
• Budget Amount: ¥3,300,000 (Direct Cost: ¥3,300,000); Fiscal Year 2007: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,300,000); Fiscal Year 2006: ¥2,000,000 (Direct Cost: ¥2,000,000)
• Keywords: 嗅覚 / 単離脳 / 情報処理 / ニオイ情報処理 / 単離脳標本 / モルモット / 梨状皮質 / 嗅上皮 / 嗅球

Research Abstract

嗅上皮や嗅球におけるニオイ情報処理の仕組みはかなり明らかにされてきたが、嗅上皮や嗅球以後の処理、すなわち嗅覚中枢である梨状皮質やさらに上位の中枢脳領域で嗅覚情報処理がどのようになされているのかについては不明の点が多く、重要な研究領域として残されている。我々はこの問題に取り組むため、新しい実験系、すなわち嗅上皮付きのモルモット単離脳標本を開発した。梨状皮質や海馬周辺皮質など嗅覚情報処理に重要な脳部位は脳底に配位するため、神経活動記録を難しくしていた。新開発の標本では脳表面が全て露出しており、さらにin vitroチェンバー内で任意の配向で脳標本を固定できるため、腹側の脳領域も直視下で取り扱え、種々の神経活動計測手法を容易にアクセスすることができる。また、心拍や呼吸に由来する運動性ノイズの影響を受けることもない。本研究ではまず、a)この新しい実験系を確立し、b)それを用いて嗅上皮から嗅球を介して梨状皮質に伝えられる嗅覚情報、すなわちニオイの種類や濃度の情報が梨状皮質内ではどのように表現されるのか、c)またその情報がさらに上位中枢である海馬周辺皮質(嗅周囲皮質と嗅内皮質)や海馬などにどのように伝達され情報処理が進行するのか、を明らかにすることが研究の目的である。本研究により、嗅上皮付きモルモット単離脳標本の嗅上皮、嗅球、梨状皮質、嗅内皮質、海馬からニオイ刺激時に細胞外電場電位記録と単一ニューロン記録の両方で嗅覚応答が記録できた。また、ニオイ刺激時の梨状皮質の複雑な電気的応答の解析に成功した。

Research Products

• [Journal Article] Odor-driven activity in the olfactory cortex of an in vitro isolated Guinea pig whole brain with olfactory epithelium. (2007)
  • Author(s): Ishikawa T., et. al.
  • Journal Title: Journal of Neurophysiology 97 Pages: 670-679
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Impairment of the discrimination of the direction of single-whisker stimulation induced by the lemniscal pathway lesion. (2007)
  • Author(s): Narumi T.
  • Journal Title: Neurosci Res. 57 Pages: 579-586
• [Journal Article] Prediction of four degrees of freedom arm movement using EMG signal. (2007)
  • Author(s): Choi K.
  • Journal Title: Conf Proc IEEE Eng Med Biol Soc. 2005 6 Pages: 5820-5823
• [Journal Article] Odor-driven activity in the olfactory cortex of an in vitro isolated Guinea pig whole brain with olfactory epithelium. (2007)
  • Author(s): Ishikawa T.
  • Journal Title: J. Neurophysiol. 97 Pages: 670-679
• [Journal Article] Prediction of arm trajectory from a small number of neuron activities in the primary motor cortex. (2006)
  • Author(s): Koike Y.
  • Journal Title: Neurosic Res. 55 Pages: 146-153
• [Journal Article] A highly attenuated rabies virus HEP-Flury strain reverts to virulent by single amino acid substitution to arginine at position 333 in glycoprotein. (2006)
  • Author(s): Takayama-Ito M.
  • Journal Title: Virus Res. 119 Pages: 208-215
• [Presentation] Odor representation in the anterior piriform cortex of an in vitro isolated whole brain with the olfactory epithelium. (2007)
  • Author(s): Shimizu A., et. al.
  • Organizer: 第37回、北米神経科学学会
  • Place of Presentation: 米国・サンディエゴ
• [Presentation] Dual transneuronal tracing in the rat hippocampal formation by intracerebral injection of recombinant rabies virus vectors. (2007)
  • Author(s): Ohara S., et. al.
  • Organizer: 第37回、北米神経科学学会
  • Place of Presentation: 米国・サンディエゴ
• [Presentation] A role of the lemniscal pathway in the single-whisker directional discrimination in rats. (2007)
  • Author(s): Nakamura S., et. al.
  • Organizer: 第37回、北米神経科学学会
  • Place of Presentation: 米国・サンディエゴ
• [Presentation] Directional discrimination of whisker stimulation by rats in appetitive and aversive context. (2007)
  • Author(s): Koganezawa N., et. al.
  • Organizer: 第37回、北米神経科学学会
  • Place of Presentation: 米国・サンディエゴ
• [Book] 嗅覚の匂い識別の分子機構 (2007)
  • Author(s): 佐藤孝明, 他
  • Total Pages: 5
  • Publisher: 医学書院