大脳皮質聴覚野機能単位のメゾ回路基盤に関する研究

• Project Area: Mesoscopic neurocircuitry: towards understanding of the functional and structural basis of brain information processing
• Project/Area Number: 23115516
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Biological Sciences
• Research Institution: Kumamoto University
• Principal Investigator: 宋 文杰 熊本大学, 生命科学研究部, 教授 (90216573)
• Project Period (FY): 2011-04-01 – 2013-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2012)
• Budget Amount: ¥11,180,000 (Direct Cost: ¥8,600,000、Indirect Cost: ¥2,580,000); Fiscal Year 2012: ¥5,590,000 (Direct Cost: ¥4,300,000、Indirect Cost: ¥1,290,000); Fiscal Year 2011: ¥5,590,000 (Direct Cost: ¥4,300,000、Indirect Cost: ¥1,290,000)
• Keywords: 聴覚野 / 視床皮質投射 / 並列回路 / 聴覚皮質 / 等周波数帯

Outline of Annual Research Achievements

これまで、大脳皮質一次聴覚野機能単位の回路基盤を調べる研究を遂行中、マウス聴覚皮質に新規の領野IAFを同定した。IAF野は低周波数の音に広領域で応答し、その潜時は一次聴覚野よりも短い特徴を持っている。従来、視床からの感覚入力は一次感覚野に最初に入ると考えられているため、IAF野の短潜時は意外な発見である。短潜時の理由として、IAF野が大細胞を有する内側膝状体内側核（MGm）から入力を受けるためと考えられていたが、十分に検討されていない。そこで、光イメージングにより同定したIAF野に逆行性蛍光標識トレーサーを注入し、IAF野に投射する視床ニューロンの分布を調べた。その結果、内側膝状体の内側部に限局した領域に逆行性ラベルされたニューロンが見られた。これらのニューロンは内側膝状体のどの亜核に属するかを調べるために、Parvalbuminとcalbindinに対する免疫染色を行った。その結果、IAF野より逆行性標識されたニューロンはMGmでなく、一次聴覚野（AI）や聴覚前野（AAF）に投射する内側膝状体腹側核（MGv）に属することが示唆された。これを更に検討するために、IAF、AI、とAAFをイメージングで同定した後に、3色の逆行性蛍光色素を用いて、同時ラベルを行った。その結果、視床において、AAFより逆行性標識されたニューロンはIAFより標識されたニューロンの背側に隣接した部位に見られたため、IAFはMGvより入力を受けるとの結論が支持された。更に、面白い知見として、3色標識実験では、視床において、ダブルラベルされたニューロンは認められなかった。
以上のことより、マウスのIAF、AIおよびAAFは、視床MGvの異なるニューロン群から互いに独立な入力を受けることが示唆され、聴覚視床から聴覚皮質の異なる領野へ独立した聴覚情報が並列に送られている可能性が示された。

Research Progress Status

24年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

24年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Deficiency of sphingomyelin synthase-1 but not sphingomyelin synthase-2 causes hearing impairments in mice. (2012)
  • Author(s): Lu M-H, Takemoto M, Watanabe K, Luo H, Nishimura M, Yano M, Tomimoto H, Okazaki T, Oike Y, Song W-J.
  • Journal Title: The Journal of Physiology Volume: 590 Issue: 16 Pages: 4029-44
  • DOI: 10.1113/jphysiol.2012.235846
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Temporal sequence of visuo-auditory interaction in multiple areas of the guinea pig visual cortex. (2012)
  • Author(s): Nishimura M, Song W-J.
  • Journal Title: PLOS ONE Volume: 7 Issue: 9 Pages: e46339-e46339
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0046339
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Identification and characterization of an insular auditory field in mice (2011)
  • Author(s): Sawatari, H., Tanaka, Y., Takemoto, M., Nishimura, M., Hasegawa, K., Saitoh, K., Song, W-J.
  • Journal Title: European Journal of Neuroscience Volume: 34 Issue: 12 Pages: 1944-1952
  • DOI: 10.1111/j.1460-9568.2011.07926.x
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] A train of electrical pulses applied to the primary auditory cortex evokes a conditioned response in guinea pigs (2011)
  • Author(s): Okuda Y, Shikata H, Song WJ
  • Journal Title: Neurosci Res Volume: 71 Pages: 103-106
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Voltage-gated K+ channel KCNQ1 regulates insulin secretion in MIN6 β-cell line (2011)
  • Author(s): Yamagata K, et al
  • Journal Title: Biochem Biophys Res Commun Volume: 407 Pages: 620-625
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Mitochondrial dysfunction and increased reactive oxygen species impair insulin secretion in sphingomyelin synthase 1-null mice (2011)
  • Author(s): Yano M, et al
  • Journal Title: J Biol Chem Volume: 286 Pages: 3992-4002
  • Peer Reviewed
• [Presentation] Mouse insular auditory field receives projections from the ventral division of the medial geniculate body (2012)
  • Author(s): Makoto Takemoto, Masataka Nishimura, Wen-Jie Song
  • Organizer: 第17回聴覚研究フォーラム
  • Place of Presentation: 同志社びわこリトリートセンター
• [Presentation] Mouse insular auditory field receives projections from the ventral division of the medial geniculate body (2012)
  • Author(s): Makoto Takemoto, Masataka Nishimura, Wen-Jie Song
  • Organizer: 第42回北米神経科学学会
  • Place of Presentation: Morial Convention Center, New Orleans, USA
• [Presentation] マウス島皮質聴覚野は内側膝状体腹側核からの投射を受ける (2012)
  • Author(s): 竹本 誠、西村 方孝、長谷川 佳代子、宋 文杰
  • Organizer: 第35回日本神経科学大会
  • Place of Presentation: 名古屋国際会議場
• [Presentation] マウス島皮質聴覚野は大脳新皮質聴覚野とは独立した視床入力神経回路を有する (2012)
  • Author(s): 竹本 誠、西村 方孝、宋 文杰
  • Organizer: 第14回ブレインサイエンス研究会
  • Place of Presentation: 霧島国際ホテル
• [Presentation] テクニカルセミナー「大脳皮質のin vivoイメージング」 (2012)
  • Author(s): 宋 文杰
  • Organizer: 第14回ブレインサイエンス研究会
  • Place of Presentation: 霧島国際ホテル
  • Invited
• [Book] Auditory cortex in guinea pigs: subfield organization and functional domains. in "Auditory Cortex: Anatomy, Functions and Disorders", ed: Mounya Elhilali (2012)
  • Author(s): Song W-J, Nishimura M, Saitoh K.
  • Total Pages: 10
  • Publisher: Nova Science Publishers, Inc.
• [Book] Practical methods for suppressing random and nonrandom noise in fluorescence imaging.In "Optical Imaging: Technology, Methods and Applications ", eds: Akira Tanaka Botan Nakamura (2012)
  • Author(s): Song W-J, Nishimura M, Takemoto M.
  • Total Pages: 8
  • Publisher: Nova Science Publishers, Inc.
• [Remarks] 熊本大学 生命科学研究部 知覚生理学教室
  • URL: http://srv02.medic.kumamoto-u.ac.jp/dept/physiol2/physiol2.html
• [Remarks]
  • URL: http://srv02.medic.kumamoto-u.ac.jp/dept/physiol2/publications.html