環境による中枢聴覚情報処理機構の発達制御

2019 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 19K18781
• Research Institution: Dokkyo Medical University
• Principal Investigator: 穐吉 亮平 獨協医科大学, 医学部, 講師 (80572859)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: 聴覚野 / 中枢 / 周波数 / 神経回路 / Cross modal plasticity / 代償性変化

Outline of Annual Research Achievements

大脳皮質聴覚野において外界からの感覚入力により対応する聴覚野神経回路網が発達することが知られている。これは音声言語の認知・表出の獲得に密接に関わっている。しかし、その具体的な神経学的機序や時期特異的な神経可塑性を引き起こす要因についてはいまだ十分に知られていない。本研究では、大脳皮質聴覚野における聴覚情報処理回路の環境による制御について検討する。
大脳皮質聴覚野においては、周波数に応じて活動する部位および活性化の様式が異なることが知られている。この大脳皮質における各周波数の音情報の処理機構について、(ア) 発達期に曝露される周波数に依存して変化するのか、(イ) 発達期のどの時期の入力が最も重要であるのか、(ウ) 成熟後に、経験したことのない音情報（新規周波数）に曝露された場合に、成熟後においても周波数に応答する領域が形成されるのか、について検討する。
大脳皮質聴覚野の神経活動を可視化するために２つの方法をとった。１つは緑色カルシウム感受性蛍光タンパク質GFP-based Calcium Calmodulin Probe (以下GCaMP)をコードする遺伝子をアデノ随伴ウイルスを用いて大脳皮質聴覚野へ注入し発現させる、もう１つは大脳皮質神経細胞にGCaMPが発現している遺伝子改変マウス（Thy1-GCaMP6遺伝子改変マウス）を用いる。現在、前者の方法を用いて大脳皮質聴覚野の神経活動の可視化に成功している。また、音刺激に対する誘発された神経活動も観察できている。今後、領域特異的な活動などについて検討を加えていく。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

生体動物の中枢聴覚における神経活動様式を観察するために、マウス大脳皮質第一次聴覚野の神経活動を覚醒下で可視化する実験系を構築することにやや時間を要した。
マウスの側頭骨の形状にあったステンレス製の固定器具をオーダーメイドで作製し、覚醒下においても揺れが最小限で外れにくい特徴を持つ。
また、マウスの聴性脳幹反応を用いることで聴神経から下丘までの聴覚伝導路における各領域で電位と潜時を測定することが可能であるが、使用する電極の位置と側頭骨に装着する固定具の干渉を防ぐための位置の検討にやや時間を要した。

Strategy for Future Research Activity

マウス大脳皮質第一次聴覚野の神経活動を覚醒下で可視化する実験系構築についてはほぼ完成されたため、今後観察するマウスの週齢を変化させていくことで、中枢聴覚情報処理が発達によって制御されうる機序について明らかにしていく。特に、様々な周波数の音刺激を暴露、あるいはホワイトノイズを暴露させた際の中枢聴覚の情報処理機構が、神経活動を可視化することで、どのように変化し得るのかを解明していく。

Causes of Carryover

値引き交渉により費用が抑えられたため。
物品・試薬・実験動物など含め構築した実験系を用いて継続して研究を行っていく。