大脳聴覚野・記憶-連想回路の二光子イメージング解析

2016 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 26830008
• Research Institution: Niigata University
• Principal Investigator: 塚野 浩明 新潟大学, 脳研究所, 助教 (90624338)
• Project Period (FY): 2014-04-01 – 2018-03-31
• Keywords: 聴覚野 / 和音 / フラビン蛋白蛍光イメージング / 二光子イメージング / 神経トレーシング / 記憶 / 想起 / 内側膝状体

Outline of Annual Research Achievements

別に動いていたマウス大脳聴覚野マッピングのプロジェクトがおおよそ終了し、その知見が総説にまとめられて出版されたため、一次聴覚野以外の聴覚野領域の機能の理解も自然と進んでいくと期待される。本研究上の興味は、一次聴覚野が、過去に聞いた声のパターンを経験として保持し、外界からの刺激をトリガーとして保持している神経活動パターンを再現する「記憶ー連想回路」として働いていることを示すことである。自然界で発せられ、複数のコンポーネントから成りパターン（構造）を持ちやすい音は和音である。和音のような情動が動きやすい音の処理には大脳聴覚野と扁桃体との関係が重要である。聴覚野から扁桃体へ情報が送られ情動情報が付加されることは一般的な理解に沿っている。申請者が神経トレーサーを聴覚野に注入すると、以前から知られていたように聴覚野から扁桃体外側部に投射する経路が可視化されたが、加えて扁桃体外側部から聴覚野への直接投射があることが判った。即ち、聴覚野と扁桃体外側部はレシプロカルなループになっている可能性がある。この経路は、聞いた音情報を聴覚野が処理する際に扁桃体が即時的に修飾する可能性を示している。光遺伝学的手法も導入しているため、扁桃体を操作し聴覚野ゲート機能の解析への道も開かれる。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

二光子顕微鏡に不具合が起こり、レーザーや電源の交換に時間がかかったが、交換の後レーザーの出力は新品と同様に蘇っため、今後は問題なく実験を遂行出来る。

Strategy for Future Research Activity

これまで発見した知見を論文化し、確実に次の研究フェーズに繋げていく。

Causes of Carryover

二光子顕微鏡のレーザーと電源の不調により本研究の遂行が難しい時期が存在したため、実験費の使用額が少なくなった。

Expenditure Plan for Carryover Budget

来年度は主な研究成果を論文にまとめることが出来るように、実験にかかる費用（マウス代、カルシウム指示薬代など）や論文投稿費用（英文校閲代やオープンアクセス代）などに使用する計画である。

Research Products

• [Journal Article] Reconsidering Tonotopic Maps in the Auditory Cortex and Lemniscal Auditory Thalamus in Mice (2017)
  • Author(s): Tsukano H, Horie M, Ohga S, Takahashi K, Kubota Y, Hishida R, Takebayashi H, Shibuki K
  • Journal Title: Frontiers in Neural Circuits Volume: 11 Pages: 14
  • DOI: 10.3389/fncir.2017.00014
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Independent tonotopy and thalamocortical projection patterns in two adjacent parts of the classical primary auditory cortex in mice (2017)
  • Author(s): Tsukano H, Horie M, Takahashi K, Hishida R, Takebayashi H, Shibuki K
  • Journal Title: Neuroscience Letters Volume: 637 Pages: 26-30
  • DOI: 10.1016/j.neulet.2016.11.062
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Auditory cortical field coding long-lasting tonal offsets in mice (2016)
  • Author(s): Baba H, Tsukano H, Hishida R, Takahashi K, Horii A, Takahashi S, Shibuki K
  • Journal Title: Scientific Reports Volume: 6 Pages: 34421
  • DOI: 10.1038/srep34421
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Presentation] Spinal NO production visualized during hindpaw ischemia and NO-induced spinal potentiation in mice (2017)
  • Author(s): Onishi T, Watanabe T, Kohno T, Tsukano H, Hishida R, Baba H, Shibuki K
  • Organizer: 第94回日本生理学会
  • Place of Presentation: アクトシティ浜松、静岡
  • Year and Date: 2017-03-28 – 2017-03-30
• [Presentation] Frequency organization of the secondary auditory fields reflecting tonotopically-arranged afferents from the primary auditory thalamus (2017)
  • Author(s): Tsukano H, Shibuki K
  • Organizer: 第94回日本生理学会
  • Place of Presentation: アクトシティ浜松、静岡
  • Year and Date: 2017-03-28 – 2017-03-30
• [Presentation] Higher cortical functions required for sound-shape associative learning in mice (2017)
  • Author(s): Ogi M, Yamagishi T, Tsukano H, Kamatani D, Hishida R, Horii A, Yagi T, Shibuki K
  • Organizer: 第94回日本生理学会
  • Place of Presentation: アクトシティ浜松、静岡
  • Year and Date: 2017-03-28 – 2017-03-30
• [Presentation] Analysis of prediction error responses in the mouse posterior parietal cortex (2017)
  • Author(s): Yoshitake K, Tsukano H, Hishida R, Yagi T, Shibuki K
  • Organizer: 第94回日本生理学会
  • Place of Presentation: アクトシティ浜松、静岡
  • Year and Date: 2017-03-28 – 2017-03-30
• [Presentation] Ventral visual cortex as a candidate for a higher area responsible for shape recognition in mice (2017)
  • Author(s): Nana N, Ogi M, Yamagishi T, Tsukano H, Hishida R, Yagi T, Shibuki K
  • Organizer: 第94回日本生理学会
  • Place of Presentation: アクトシティ浜松、静岡
  • Year and Date: 2017-03-28 – 2017-03-30
• [Presentation] Functional properties in the secondary auditory field are derived from structural organization of primary auditory thalamus and thalamocortical projections in mice (2016)
  • Author(s): Tsukano H, Shibuki K
  • Organizer: Society for Neuroscience
  • Place of Presentation: San Diego, USA
  • Year and Date: 2016-11-11 – 2016-11-16
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Functional footprints of impaired consciousness in mice with reduced molecular diversity of clustered protocadherin-α (2016)
  • Author(s): Shibuki K, Yamagishi T, Kamatani D, Yoshitake K, Tsukano H, Watanabe K, Hishida R, Takahashi K, Takahashi S, Horii A, Yagi T
  • Organizer: Society for Neuroscience
  • Place of Presentation: San Diego, USA
  • Year and Date: 2016-11-11 – 2016-11-16
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Prediction error responses in the mouse posterior parietal cortex are dependent on molecular diversity of clustered protocadherin α (2016)
  • Author(s): Yoshitake K, Tsukano H, Hishida R, Yagi T, Shibuki K
  • Organizer: Society for Neuroscience
  • Place of Presentation: San Diego, USA
  • Year and Date: 2016-11-11 – 2016-11-16
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Visualized spinal NO production after ischemic treatment applied to the hindpaw and NO-induced spinal potentiation in mice (2016)
  • Author(s): Onishi T, Watanabe T, Tsukano H, Hishida R, Kohno T, Baba H, Shibuki K
  • Organizer: 第39回日本神経科学大会
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜、神奈川
  • Year and Date: 2016-07-20 – 2016-07-23
• [Presentation] Formation of voice-dependent associative memory circuits in primary auditory cortex in mice (2016)
  • Author(s): Tsukano H, Shibuki K
  • Organizer: 第39回日本神経科学大会
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜、神奈川
  • Year and Date: 2016-07-20 – 2016-07-23
• [Presentation] Inhibition derived from parietal association area regulates the neural properties of the primary visual cortex in mice (2016)
  • Author(s): Hishida R, Horie M, Tsukano H, Tohmi M, Shibuki K
  • Organizer: 第39回日本神経科学大会
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜、神奈川
  • Year and Date: 2016-07-20 – 2016-07-23
• [Presentation] Higher cortical functions required for sound-shape associative learning in mice (2016)
  • Author(s): Ogi M, Yamagishi T, Tsukano H, Kamatani D, Hishida R, Horii A, Yagi T, Shibuki K
  • Organizer: 第39回日本神経科学大会
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜、神奈川
  • Year and Date: 2016-07-20 – 2016-07-23
• [Presentation] Impaired prediction error responses in the posterior parietal cortex of mice with reduced diversity of protocadherin-α (2016)
  • Author(s): Yoshitake K, Tsukano H, Hishida R, Yagi T, Shibuki K
  • Organizer: 第39回日本神経科学大会
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜、神奈川
  • Year and Date: 2016-07-20 – 2016-07-23
• [Presentation] Hyperdopaminergic activity and abnormal auditory processing in a cytokine-induced schizophrenia model (2016)
  • Author(s): Nawa H, Sotoyama H, Tsukano H, Shibuki K, Namba H
  • Organizer: 第39回日本神経科学大会
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜、神奈川
  • Year and Date: 2016-07-20 – 2016-07-23
• [Remarks] 研究室ホームページ
  • URL: http://www.bri.niigata-u.ac.jp/~physio/
• [Remarks] 個人ホームページ
  • URL: http://1qaz2wsx3edc.webcrow.jp/TsukanoH.html
• [Remarks] 光学イメージングを用いて見えてきた、新しいマウス大脳聴覚野マップ
  • URL: http://www.bri.niigata-u.ac.jp/column/000573.html