音素修復の知覚形成に関わる大脳皮質ネットワーク動態の解明

2019 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 17K04512
• Research Institution: Institute of Physical and Chemical Research
• Principal Investigator: 谷 利樹 国立研究開発法人理化学研究所, 脳神経科学研究センター, 研究員 (60392031)
• Project Period (FY): 2017-04-01 – 2021-03-31
• Keywords: 音素修復 / マーモセット / 聴覚野サブ領域 / カルシウムイメージング

Outline of Annual Research Achievements

連続的な音のつながりを持つ音声から100～200ms 程度の間隔ごとに音を抜き取るとその内容の理解が極めて困難になる。しかし、その抜き去られた音のかわりに広帯域の雑音を挿入すると元の音声を滑らかに知覚することができる。この断続的な音声が雑音の存在により元の音声に修復されたように聞こえる補完現象は音素修復と呼ばれている。本研究では高度なコミュニケーション能力を持ち、聴覚野を含む大部分の皮質領域が脳表面に露出している小型霊長類マーモセットを用いて音素修復に関わる大脳皮質の神経ネットワークを同定し、その包括的な神経メカニズムを明らかにすることを目的とする。
本年度は脳表面に露出した聴覚皮質の大部分に神経活動依存的に蛍光を発するタンパク質をウイルスベクターを用いて導入したマーモセットを専用のチェアーに座らせ覚醒下で１光子及び、２光子カルシウムイメージンを行い音刺激に対する反応を調べた。
最初に１光子カルシウムイメージングにより脳表面に露出している聴覚野サブ領域（コア領域、ベルト領域、パラベルト領域）から音の周波数に選択的に応答する領域を調べた。その結果、コア領域、ベルト領域、パラベルト領域の各サブ領域に音の周波数に選択的に応答する領域が確認された。次に音の周波数の反応領域において音素修復刺激を構成する音刺激に対する単一神経細胞の応答を2光子カルシウムイメージングを用いて調べた。その結果、コア領域、ベルト領域、パラベルト領域の音の周波数の反応領域において音素修復刺激の構成音に対して反応する細胞が確認された。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

所属する研究プロジェクトの組織変更に伴う研究グループの統合により主業務の新規追加と増加のため当該研究課題への実施時間が減少したこと及び、当該研究課題のこれまでの実験結果から新規音刺激の作成が必要になったため

Strategy for Future Research Activity

音素修復刺激に対する聴覚野サブ領域（コア領域、ベルト領域、パラベルト領域）の反応特性の違いを明らかにするために音素修復刺激の種類を増やし、各聴覚野サブ領域の神経細胞の応答を詳細に調べる。また、聴覚野サブ領域（コア領域、ベルト領域、パラベルト領域）全体の音刺激に対する反応性を向上させるためにウイルスベクター発現のさらなる均一化を検討し、記録できる単一細胞の数を増加させる。これによりデータの信頼性を高める。さらに各サブ領域における音素修復刺激反応領域間の神経結合の式を明らかにするために音素修復刺激に反応する細胞群の神経線維連絡を神経トレーサーを用いて調べる。

Causes of Carryover

音素修復刺激に対する聴覚野の反応特性を同定するにあたり、２光子カルシムイメージングにより聴覚皮質の反応を取得するための条件検討を行ったため、データ解析用PC等の購入に至らなかったため。
今年度は昨年度の未使用額にてカルシムイメージングデータ解析用PC、音声解析ソフトの購入、学会発表費、論文作成費等を予定している。

Research Products

• [Presentation] 3.コモンマーモセット聴覚野の神経結合マップと周波数選択性マップ (2019)
  • Author(s): 谷 利樹, 阿部 央, 益子 宏美, 北村 尚士, 境 和久, 速水 琢, 渡邉 , 鈴木 航, 水上 浩, 渡我部 昭哉, 山森 哲, 一戸 紀孝
  • Organizer: 日本神経科学大会