音の時間分析に必要な内部時間指標の生成機構と地図表現の解明

• Project Area: The Science of Mental Time: investigation into the past, present, and future
• Project/Area Number: 16H01501
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Complex systems
• Research Institution: Kanazawa Medical University (2017); University of Fukui (2016)
• Principal Investigator: 伊藤 哲史 金沢医科大学, 医学部, 准教授 (90334812)
• Project Period (FY): 2016-04-01 – 2018-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2017)
• Budget Amount: ¥7,410,000 (Direct Cost: ¥5,700,000、Indirect Cost: ¥1,710,000); Fiscal Year 2017: ¥3,640,000 (Direct Cost: ¥2,800,000、Indirect Cost: ¥840,000); Fiscal Year 2016: ¥3,770,000 (Direct Cost: ¥2,900,000、Indirect Cost: ¥870,000)
• Keywords: 聴覚 / 時間情報 / ナビゲーション / 脳内情報表現 / 時間地図 / こだま定位 / 神経科学

Outline of Annual Research Achievements

本年度は2つの研究課題について伸展があった。
（１）時間変化する音が下丘内でどのように符号化されるか?
傍細胞記録・染色法によって標識された下丘神経細胞の形態学的特徴と生理学的性質を比較した。大型抑制性細胞は周波数が時間変化するスウィープ音に対して強く応答を示した。これと対応するように周波数受容野が広く、これを実現するため、樹状突起が下丘の周波数層構築をまたぐように伸びだし、細胞体から樹状突起の遠位部に渡って高密度の興奮性入力を受けていた。この一方、興奮性細胞はスウィープ音に対して様々な応答性を示した。そこで、スウィープ音への応答性と細胞体の空間分布との対応を定量化したところ、下丘中心核周縁部に応答性の高い細胞が集積することが明らかになった。このように、下丘において、スウィープ音は細胞種と空間分布という2重表現によって符号化されることが示唆された。
（２）時間変化する音を利用して空間認知するコウモリの聴覚経路はどのように構成されるか?
スウィープ音を用いて空間認知するアブラコウモリの下丘に逆行性トレーサーを注入し、前頭皮質から脳幹に至るまでの脳全体の標識細胞の空間分布を三次元再構築した。ここで、この種の聴覚経路は形態学的に記載されていなかったので、組織構築や遺伝子発現から聴覚神経路全体を同定した。注入部位の異なる7例を比較することで、聴覚経路全体の機能局在についての知見を得た。下丘がスウィープ音に対する特殊化を示していた。さらに、終脳において、従来報告されなかった新たな脳領域が下丘に投射することも明らかになった。この領域はナビゲーション、つまり行動の計画に関与する領域であり、コウモリ脳において、「未来」をコードする領域が、「現在」にあたる聴覚知覚を制御する、という意味合いを持っている。

Research Progress Status

29年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

29年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Int'l Joint Research] 清華大学(中国)
• [Int'l Joint Research] サラマンカ大学(スペイン)
• [Int'l Joint Research] チュービンゲン大学/ミュンヘン工科大学(ドイツ)
• [Int'l Joint Research] 清華大学(中国)
• [Journal Article] Neuronal Organization in the Inferior Colliculus Revisited with Cell-Type-Dependent Monosynaptic Tracing. (2018)
  • Author(s): Chen C, Cheng M, Ito T, Song S.
  • Journal Title: J Neurosci Volume: 38 Issue: 13 Pages: 3318-3332
  • DOI: 10.1523/jneurosci.2173-17.2018
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Streamlined sensory motor communication through cortical reciprocal connectivity in a visually guided eye movement task (2018)
  • Author(s): Itokazu Takahide、Hasegawa Masashi、Kimura Rui、Osaki Hironobu、Albrecht Urban-Raphael、Sohya Kazuhiro、Chakrabarti Shubhodeep、Itoh Hideaki、Ito Tetsufumi、Sato Tatsuo K.、Sato Takashi R.
  • Journal Title: Nat Commun Volume: 9 Issue: 1 Pages: 1-14
  • DOI: 10.1038/s41467-017-02501-4
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Association of tongue brushing with the number of fungiform taste buds and taste perception: A preliminary study using confocal laser scanning microscopy in combination with a filter-paper disc method (2017)
  • Author(s): Kobayashi Junichi、Saito Takehisa、Ito Tetsufumi、Yoshimura Hitoshi、Matsuda Shinpei、Yoshida Hisato、Fujita Ryousuke、Sano Kazuo
  • Journal Title: Archives of oral biology Volume: 84 Pages: 145-150
  • DOI: 10.1016/j.archoralbio.2017.09.025
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Development of Functional Interlaminar Pathways in the Mouse Superior Colliculus Revealed by Optical Imaging with Axonal Labeling (2017)
  • Author(s): Morita N, Ito T, Hasegawa RP, Murase K
  • Journal Title: Journal of Biosciences and Medicines Volume: 5 Issue: 08 Pages: 11-35
  • DOI: 10.4236/jbm.2017.58002
  • NAID: 120006524026
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Relationship between gustatory function and average number of taste buds per fungiform papilla measured by confocal laser scanning microscopy in humans. (2017)
  • Author(s): Saito T, Ito T, Ito Y, Manabe Y, Sano K
  • Journal Title: European journal of oral sciences Volume: 125(1) Issue: 1 Pages: 44-48
  • DOI: 10.1111/eos.12329
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Gustatory Dysfunction and Decreased Number of Fungiform Taste Buds in Patients With Chronic Otitis Media With Cholesteatoma. (2016)
  • Author(s): Saito T, Ito T, Ito Y, Yamada T, Okamoto M, Manabe Y
  • Journal Title: The Annals of otology, rhinology, and laryngology Volume: 125(9) Issue: 9 Pages: 704-709
  • DOI: 10.1177/0003489416646793
  • Peer Reviewed
• [Presentation] 下丘における音情報の細胞種表現と地図表現 (2018)
  • Author(s): 伊藤哲史
  • Organizer: 第123回日本解剖学会全国学術集会
  • Invited
• [Presentation] 下丘ニューロンへの興奮性入力の空間分布及び生理学的特性との関連 (2017)
  • Author(s): 伊藤哲史
  • Organizer: 日本解剖学会 全国学術集会
  • Place of Presentation: 長崎大学（長崎県・長崎市）
  • Year and Date: 2017-03-29
• [Presentation] Cell type specific connectivity and function in auditory midbrain (2016)
  • Author(s): C. CHEN, M. CHENG, T. ITO, M. ONO, S. SONG
  • Organizer: 北米神経科学学会
  • Place of Presentation: サンディエゴ(米国）
  • Year and Date: 2016-11-12
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 中脳における音情報の表現様式について (2016)
  • Author(s): 伊藤哲史
  • Organizer: 日本解剖学会 中部地方会
  • Place of Presentation: 信州大学（長野県・松本市）
  • Year and Date: 2016-10-08
• [Presentation] 前部帯状回における痛みの情動的側面と痛覚過敏へのHCNチャネルの関与 (2016)
  • Author(s): 鈴木 恒也, 伊藤 哲史, 池田 弘, 村瀬 一之
  • Organizer: 日本神経科学学会
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜（神奈川県・横浜市）
  • Year and Date: 2016-07-21
• [Presentation] 下丘ニューロンの音応答性と形態との関連 (2016)
  • Author(s): 伊藤哲史
  • Organizer: 日本音響学会 聴覚研究会
  • Place of Presentation: 豊橋技術科学大学（愛知県・豊橋市）
  • Year and Date: 2016-05-19
• [Book] The Mammalian Auditory Pathways, Springer Handbook of Auditory Research, Vol. 65 (2018)
  • Author(s): Ito T, Malmierca MS
  • Total Pages: 267
  • Publisher: Springer
• [Book] 生き物の音の事典 (2017)
  • Author(s): 伊藤哲史（分担執筆）
  • Total Pages: 400
  • Publisher: 朝倉書店
• [Book] The Mammalian Auditory Pathways: Synaptic Organization and Microcircuits (2017)
  • Author(s): T. Ito, MS. Malmierca (分担執筆)
  • Total Pages: 400
  • Publisher: Springer
• [Remarks] リサーチマップ
  • URL: https://researchmap.jp/t-ito/
• [Remarks] 伊藤哲史
  • URL: https://researchmap.jp/t-ito/