Investigation of the auditory cortex as associative memory circuits

2017 Fiscal Year Annual Research 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 / 二光子 / イメージング / トノトピー / 2/3層 / 3b/4層 / 内側膝状体 / マウス

Outline of Annual Research Achievements

我々が音楽を楽しんだり音を正確に把握するメカニズムを知るには、大脳聴覚野が和音と不協和音をどのように識別しているのかを知る必要がある。このために、フラビン蛋白蛍光イメージングと二光子イメージングを行い、和音に対するマウス聴覚野の神経活動を観察した。

フラビン蛋白蛍光イメージングなどのマクロイメージングを用いると、一次聴覚野に低周波（低音）から高周波（高音）まで一方向に並ぶトノトピー構造が観察される。さらに、カルシウム指示薬によって聴覚野ニューロンを染め二光子イメージングを用いて観察すると、聴覚野の各ニューロンがどの音にチューニングされているか知ることが出来、かつ個々のニューロンがどの程度の乱雑さでトノトピーを構成しているかを知ることが出来る。過去の知見の通り、一次聴覚野2/3層では、個々のニューロンが構成するトノトピーが局所的に極めて乱雑であることが分かった。予想外なことに、内側膝状体からの入力層である3b/4層においても局所的なトノトピーは乱雑であることが分かった。これは既知の知見と異なるものであり、3b/4層もある程度複雑な回路を持っていることを示唆している。次に我々は、2/3層に和音選択的に活動するニューロンが存在するという知見を元に3b/4層を観察した。その結果、和音ニューロンは3b/4層にもある程度存在することが分かった。このことは、計算処理層である2/3層でなく、3b/4層内の回路による計算によっても和音情報が作られる可能性があることを示唆している。

Research Products

• [Journal Article] Tomographic optical imaging of cortical responses after crossing nerve transfer in mice (2018)
  • Author(s): Maniwa K, Yamashita H, Tsukano H, Hishida R, Endo N, Shibata M, Shibuki K
  • Journal Title: PLoS One Volume: 13 Pages: e0193017
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0193017
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Chondroitin Sulfate Is Required for Onset and Offset of Critical Period Plasticity in Visual Cortex (2017)
  • Author(s): Hou X, Yoshioka N, Tsukano H, Sakai A, Miyata S, Watanabe Y, Yanagawa Y, Sakimura K, Takeuchi K, Kitagawa H, Hensch TK, Shibuki K, Igarashi M, Sugiyama S
  • Journal Title: Scientific Reports Volume: 7 Pages: 12646
  • DOI: 10.1038/s41598-017-04007-x
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Corrigendum: 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: 39
  • DOI: 10.3389/fncir.2017.00039
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Presentation] マウス聴覚野における二次聴覚野特異的な扁桃体との双方向結合 (2018)
  • Author(s): 塚野浩明、澁木克栄
  • Organizer: 第123回日本解剖学会総会・全国学術集会
  • Invited
• [Presentation] マウス二次聴覚野に入力する新たな視床経路の発見 (2018)
  • Author(s): 塚野浩明、大賀慎平、堀江正男、寺島裕貴、西尾奈々、竹林浩秀、澁木克栄
  • Organizer: 第7回新潟脳研－霊長研－生理研合同シンポジウム
• [Presentation] Characterization of higher order fields in the mouse auditory cortex (2018)
  • Author(s): Tsukano H, Ohga S, Horie M, Hou X, Terashima H, Kitaura H, Sugiyama S, Kakita A, Takebayashi H, Shibuki K
  • Organizer: 第8回共同研究拠点国際シンポジウムThe innovative progress of neuroscientific research through the use of advanced animal models
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 自然音刺激を用いたマウス聴覚野構造解析の試み (2018)
  • Author(s): 寺島裕貴、塚野浩明、古川茂人
  • Organizer: 脳と心のメカニズムMechanism of Brain and Mind
• [Presentation] Spinal potentiation after hindpaw ischemia mediated by group II mGluRs and nitric oxide in mice (2017)
  • Author(s): Onishi T, Watanabe T, Sasaki M, Kamiya Y, Kohno T, Horie M, Tsukano H, Hishida R, Takebayashi H, Baba H, Shibuki K
  • Organizer: Society for Neuroscience 2017
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Abnormal auditory OFF responses recorded from the cortex of an EGF-induced schizophrenia rat model (2017)
  • Author(s): Inaba H, Namba H, Tsukano H, Shibuki K, Nawa H
  • Organizer: 第40回日本神経科学大会
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Tonotopic properties in the secondary auditory field are derived from structural organization of the ventral medial geniculate body and thalamocortical projections in mice (2017)
  • Author(s): Tsukano H, Ohga S, Horie M, Terashima H, Takebayashi H, Shibuki K
  • Organizer: 第40回日本神経科学大会
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Plastic changes of visual responses in the primary visual cortex are induced selectively by inhibitory projection from posterior parietal cortex in mice (2017)
  • Author(s): Hishida R, Horie M, Tsukano H, Tohmi M, Shibuki K
  • Organizer: 第40回日本神経科学大会
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Complexity of sound stimuli required for sound-shape associative responses in the mouse auditory cortex (2017)
  • Author(s): Ogi M, Yamagishi T, Tsukano H, Nishio N, Hishida R, Horii A, Yagi T, Shibuki K
  • Organizer: 第40回日本神経科学大会
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Optical imaging of temporal cortical areas involved in audiovisual integration in awake mice (2017)
  • Author(s): Nishio N, Ogi M, Yamagishi T, Tsukano H, Hishida R, Yagi T, Shibuki K
  • Organizer: 第40回日本神経科学大会
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Analysis of prediction error responses in the posterior parietal cortex of awake mice (2017)
  • Author(s): Yoshitake K, Tsukano H, Hishida R, Yagi T, Shibuki K
  • Organizer: 第40回日本神経科学大会
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] マウス大脳聴覚野における和音・不協和音の識別機構 (2017)
  • Author(s): 塚野浩明、澁木克栄
  • Organizer: 聴覚研究会
• [Presentation] Neuropathologic implication of pallidal hyperactivity in the auditory abnormality of schizophrenia animal models (2017)
  • Author(s): Nawa H, Sotoyama H, Narihara I, Tsukano H, Jodo E, Eifuku S, Namba H
  • Organizer: 13th World Congress of Biological Psychiatry
  • Int'l Joint Research / Invited
• [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