The roles of the auditory cortex-basal ganglia loop

2023 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 21K06442
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 46030:Function of nervous system-related
• Research Institution: Kumamoto University
• Principal Investigator: Tomioka Ryohei 熊本大学, 大学院生命科学研究部(医), 助教 (30415244)
• Project Period (FY): 2021-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: 聴覚 / 大脳皮質-大脳基底核ループ / 淡蒼球外節 / GABAニューロン

Outline of Final Research Achievements

The purpose of this study is to elucidate the role of the cortico-basal ganglia loop in the auditory system at the level of neural circuits.
We attempted to elucidate the cortico-basal ganglia loop in the auditory system by using genetically engineered mice and adeno-associated viruses in order to elucidate the whole picture. We found that GABAergic neurons in the external globus pallidus are the output neurons in the auditory cortico-basal ganglia loop. Considering that GABAergic neurons in the internal globus pallidus or substantia nigra pars reticulata were output neurons of the basal ganglia in other systems, the cortico-basal ganglia loop in the auditory system was found to construct a unique neural network that has never been seen before.

Free Research Field

神経生理・神経解剖

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

大脳皮質-大脳基底核ループは運動システムの理解（パーキンソン病の病態理解）に大きな貢献をしてきたが、聴覚システムの大脳皮質-大脳基底核ループの存在は不明であった。
本課題では、遺伝子工学的アプローチを用いて、聴覚システムの大脳皮質-大脳基底核ループの全貌を明らかにした。その神経回路は、これまでの大脳皮質-大脳基底核ループと大きく異なる事が分かった。さらに興味深い事に、恐怖行動とリンクする神経核にも出力していた。
この発見は、聴覚システムにおける情報処理などの基礎的な神経科学への貢献、聴覚過敏・幻聴から惹起される統合失調症のような病態理解に寄与すると思われる。