新開発の単離脳を用いた嗅覚中枢情報表現の研究

• Project/Area Number: 20019008
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Biological Sciences
• 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): 2008 – 2010
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2009)
• Budget Amount: ¥6,000,000 (Direct Cost: ¥6,000,000); Fiscal Year 2009: ¥3,000,000 (Direct Cost: ¥3,000,000); Fiscal Year 2008: ¥3,000,000 (Direct Cost: ¥3,000,000)
• Keywords: 嗅覚情報処理 / 単脳標本 / 梨状皮質 / 多点電極 / 単離脳 / モルモット

Research Abstract

ニオイ受容細胞から嗅球までの嗅覚情報処理については、高次脳機能研究における視覚系の研究に匹敵するほど、解明が進んだ。その一方で、嗅球より上位の中枢脳領域、例えば梨状皮質、嗅内皮質や辺縁系、さらには扁桃体、視床などにおける嗅覚情報の表現や処理機構についてはほとんど不明で、その解明が待たれている。本研究は最近、我々が開発した嗅上皮(ニオイ受容細胞)付き単離脳標本を用いてこの問題に取り組んだ。具体的には、梨状皮質においてニオイ情報、すなわち種類や濃度がどのように神経活動の差として表現されるかの解明研究を進めた。嗅球と梨状皮質の神経結合の解剖学的知見などから、梨状皮質ではニオイ情報が神経活動の時間的、空間的変化として表現される可能性が高い。これを検証するため、6x3マトリクスの18チャンネル多点電極システム2つをそれぞれ、梨状皮質の前方部と後方部にセットし、1)ニオイ刺激の種類により、神経活動の空間・時間的変化に違いが表れるか、2)同一種のニオイ刺激で、濃度を変化させた場合に、神経活動の空間・時間的変化が観られるか、について実験的に調べた。その結果、前梨状皮質においてニオイ種に対応した神経活動の空間パターンは見出されなかったが、皮質内に分散して存在するニューロンが、複数のニオイ情報を受け取ることで新たなニオイ情報表現を生成に寄与する可能性が示唆された。また、特定の濃度レンジで強く応答するニオイの濃度表現ニューロンが発見された。

Research Products

• [Journal Article] Rule-dependent anticipatory activity in prefrontal neurons (2010)
  • Author(s): Yamada, M., Romero, MC., Iijima, T., Tsutsui, KI.
  • Journal Title: Neuroscience Research 67(2) Pages: 162-171
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Difference in the functional significance between the lemniscal and paralemniscal pathways in the perception of direction of single-whisker stimulation examined by muscimol microinjection (2009)
  • Author(s): Nakamura, S., Narumi, T., Tsutsui, K., Iijima, T.
  • Journal Title: Neuroscience Research 64(3) Pages: 323-329
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Segregated and integrated coding of reward and punishment in the cingulate cortex (2009)
  • Author(s): Fujiwara, J., Tobler, PN., Taira, M., Iijima, T., Tsutsui, K.
  • Journal Title: Journal of Neurophysiology 101(6) Pages: 3284-3293
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Prediction of arm trajectory from the neural activities of the primary motor cortex with modular connectionist architecture (2009)
  • Author(s): Choi, K., Hirose, H., Sakurai, Y., Iijima, T., Koike, Y.
  • Journal Title: Neural Networks 22(9) Pages: 1214-23
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Untangling neural networks with dual retrograde transsynaptic viral infection (2009)
  • Author(s): Ohara, S., Inoue, K., Witter, MR., Iijima, T.
  • Journal Title: Frontiers in Neuroscience 3(3) Pages: 344-349
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] A parametric relief signal in human ventrolateral prefrontal cortex (2009)
  • Author(s): Fujiwara, J., Tobler, PN., Taira, M. , Iiiima, T., & Tsutsui K
  • Journal Title: Neuroimage 44 Pages: 1163-1170
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Dual transneuronal tracing in the rat entorhinal-hippocampal circuit by intracerebral injection of recombinant rabies virus vectors (2009)
  • Author(s): Ohara, S., Inoue, K., Yamada, M Yamawaki, T., Koganezawa, N., Tsutsui, K., Witter, M., & Iijima. T
  • Journal Title: Front Neuroanat 3
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Segregated and integrated coding of reward and punishment in the cingulate cortex (2009)
  • Author(s): Fujiwara J., Tobler PN., Taira M Iiiima T., & Tsutsui KI.
  • Journal Title: J Neurophysiol In press
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Difference in the functional significance between the lemniscal and paralemniscal pathways in the perception of direction of single-whisker stimulation examined by muscimol microiniection (2009)
  • Author(s): Nakamura S., Narumi T., Tsutsui KI., Iijima T
  • Journal Title: Neurosci Res In press
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Architecture of odor information processing in the olfactory system (2008)
  • Author(s): Sato, T., Hirono, J., Hamana, H., Ishikawa, T., Shimizu, A., Taka shima, I., Kajiwara, R., & Iijima,T
  • Journal Title: Anatomical Science International 83 Pages: 195-206
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Personality-dependent dissociation of absolute and relative loss processing in orbitofrontal cortex (2008)
  • Author(s): Fujiwara, J., Tobler, PN., Taira, M., Iiiima, T., & Tsutsui, K
  • Journal Title: Eur J Neurosci 27 Pages: 1547-1552
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Significance of the deep layers of entorhinal cortex for transfer of both perirhinal and amygdala inputs to the hippocampus (2008)
  • Author(s): Koganezawa, N., Taguchi, A., To minaga, T., Ohara, S., Tsutsui, K ., Witter, MP., & Iiiima, T
  • Journal Title: Neurosci Res 61 Pages: 172-181
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Prefrontal and medial temporal contributions to episodic memory-based reasoning (2008)
  • Author(s): Suzuki, C., Tsukiura, T., Mochiz uki-Kawai, H. , Shigemune, Y., & Iiiima, T
  • Journal Title: Neurosci Res 63(3) Pages: 177-183
  • Peer Reviewed
• [Presentation] Discrete representation of stimulus value and reward expectation in the activity of striatal neurons (2009)
  • Author(s): Oyama, K., Hernadi, I., Iijima, T., Tsutsui, KI.
  • Organizer: 39th Annual meeting of the Society for Neuroscience
  • Place of Presentation: Chicago, USA.
  • Year and Date: 2009-10-20
• [Presentation] Involvement of the lemniscal pathway in neuronal activity evoked by single-whisker stimulation in the rodent barrel cortex (2009)
  • Author(s): 中村晋也、鳴海毅亮、吉里信一郎、筒井健一郎、飯島敏夫
  • Organizer: 39th Annual meeting of the Society for Neuroscience
  • Place of Presentation: Chicago, USA.
  • Year and Date: 2009-10-19
• [Presentation] Modulation of odor-induced beta oscillatory activities in the anterior piriform cortex by learning (2009)
  • Author(s): Shimizu, A., Kobayashi, T., Tsutsui, KI., Iijima, T.
  • Organizer: 39th Annual meeting of the Society for Neuroscience
  • Place of Presentation: Chicago, USA.
  • Year and Date: 2009-10-18
• [Presentation] Development of a voltage-sensitive probe system and viral vector for optical visualization of neuronal activity from specific neurons (2009)
  • Author(s): Ohara, S., Yamawaki, T., Inoue, K., Ichijo, H., Tsutsui, KI., Iijima, T.
  • Organizer: 39th Annual meeting of the Society for Neuroscience
  • Place of Presentation: Chicago, USA.
  • Year and Date: 2009-10-18
• [Presentation] 前梨状皮質におけるニオイ刺激振動性応答と学習との関係 (2009)
  • Author(s): 清水章、筒井健一郎、飯島敏夫
  • Organizer: 第32回日本神経科学大会
  • Place of Presentation: 名古屋
  • Year and Date: 2009-09-18
• [Presentation] 改変狂犬病ウイルスを用いたラット海馬歯状回への投射経路の解析 (2009)
  • Author(s): 大原慎也、山脇琢磨、小金澤紀子、筒井健一郎、Menno Witter、飯島敏夫
  • Organizer: 第32回日本神経科学大会
  • Place of Presentation: 名古屋
  • Year and Date: 2009-09-18
• [Presentation] 前頭連合野背外側部におけるカテゴリに基づく刺激-結果連合の表現 (2009)
  • Author(s): 山田宗和、佐藤祐太、Maria del Carmen Romero Pita、飯島敏夫、筒井健一郎
  • Organizer: 第32回日本神経科学大会
  • Place of Presentation: 名古屋
  • Year and Date: 2009-09-18
• [Presentation] 一本ヒゲ刺激に対する方向知覚とバレル野感覚応答における毛帯路系及び毛帯外路系の関与 (2009)
  • Author(s): 中村晋也、鳴海毅亮、吉里信一郎、筒井健一郎、飯島敏夫
  • Organizer: 第32回日本神経科学大会
  • Place of Presentation: 名古屋
  • Year and Date: 2009-09-18
• [Presentation] パブロフ型確率条件づけ課題遂行中のラット線条体ニューロンへのドーパミン受容体阻害剤の影響 (2009)
  • Author(s): 小山佳、松村陽介、Istvan Hernadi、飯島敏夫、筒井健一郎
  • Organizer: 第32回日本神経科学大会
  • Place of Presentation: 名古屋
  • Year and Date: 2009-09-18
• [Presentation] 改変狂犬病ウィルスベクターによるラット海馬-嗅内皮質神経回路の二重標識 (2009)
  • Author(s): 山脇琢磨、大原慎也、井上謙一、山田真広、筒井健一郎、Menno Witter、飯島敏夫
  • Organizer: 第32回日本神経科学大会
  • Place of Presentation: 名古屋
  • Year and Date: 2009-09-17
• [Presentation] 上肢の到達運動と姿勢制御を実現できるブレイン・マシンインターフェース (2008)
  • Author(s): 飯島敏夫、廣瀬秀顕、崔圭完、筒井健一郎、櫻井芳雄、小池康晴
  • Organizer: 第31回日本神経科学大会
  • Place of Presentation: 東京
• [Presentation] ラット線条体における報酬確率の表現 (2008)
  • Author(s): 小山佳、Hemadi Istvan、飯島敏夫、筒井健一郎
  • Organizer: 第31回日本神経科学大会
  • Place of Presentation: 東京
• [Presentation] 金銭の損失に対する前頭眼窩部の賦活の個人差 (2008)
  • Author(s): 藤原寿理、Tobler Philippe、泰羅雅登、飯島敏夫、筒井健一郎
  • Organizer: 第31回日本神経科学大会
  • Place of Presentation: 東京
• [Presentation] 前頭前野背外側部および前頭眼窩野の推論における役割の違い (2008)
  • Author(s): 山田宗和、佐藤祐太、飯島敏夫、筒井健一郎
  • Organizer: 第31回日本神経科学大会
  • Place of Presentation: 東京
• [Presentation] 感覚入力と情動性入力の海馬への情報伝達における嗅内皮質深層の役割 (2008)
  • Author(s): 田口綾香、小金澤紀子、冨永貴志、大原慎也、筒井健一郎、Memo Witter、飯島敏夫
  • Organizer: 第31回日本神経科学大会
  • Place of Presentation: 東京
• [Presentation] サル運動野の神経活動から上肢の到達運動および姿勢を推測する (2008)
  • Author(s): 廣瀬秀顕、崔圭完、筒井健一郎、小池康晴、櫻井芳雄、飯島敏夫
  • Organizer: 第31回日本神経科学大会
  • Place of Presentation: 東京
• [Presentation] 嗅周囲皮質から海馬への情報伝達における嗅内皮質深層の役割 (2008)
  • Author(s): 大原慎也、小金澤紀子、田口綾香、山脇琢磨、筒井健一郎、Memo Witter、飯島敏夫
  • Organizer: 第31回日本神経科学大会
  • Place of Presentation: 東京
• [Presentation] Personality-dependent activation of financial loss processing in orbitofrontal cortex (2008)
  • Author(s): Fujiwara, J. Tobler, P.N. Taira, M. Iijima, T. Tsutsui, K-I
  • Organizer: 38^<th> Annual meeting of the Society for Neuroscience
  • Place of Presentation: Washington, DC USA
• [Presentation] Differential contribution of DLPFC and OFC in inference (2008)
  • Author(s): Yamada, M. Sato, Y. Iijima, T. Tsutsui, K-I
  • Organizer: 38^<th> Annual meeting of the Society for Neuroscience
  • Place of Presentation: Washington, DC USA
• [Presentation] The effects of dopamine and glutamate receptor antagonists on the activity of striatal neurons in rats during a probabilistic Pavlovian conditioning task (2008)
  • Author(s): Oyama, K. Matsumura, Y. Herna di, I. Iijima, T. Tsutsui, K-I
  • Organizer: 38^<th> Annual meeting of the Society for Neuroscience
  • Place of Presentation: Washington, DC USA
• [Presentation] Significance of the deep layers of entorhinal cortex for transfer of both perirhinal and amygdala inputs to the hippocampus (2008)
  • Author(s): Taguchi, A. Koganezawa, N. To minaga, T. Ohara, S. Tsutsui, K-I. Witter, MP. Iijima, T
  • Organizer: 38^<th> Annual meeting of the Society for Neuroscience
  • Place of Presentation: Washington, DC USA
• [Presentation] A role of the lemniscal pathway in the directional discrimination of the single whisker stimulation (2008)
  • Author(s): Nakamura, S. Narumi, T. Yoshiz ato, S-I. Tsutsui, K-I. Iijima, T
  • Organizer: 38^<th> Annual meeting of the Society for Neuroscience
  • Place of Presentation: Washington, DC USA