図形認知を担うマウス高次視覚野の研究

• 研究課題/領域番号: 16H01892
• 研究種目: 基盤研究(A)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 脳計測科学
• 研究機関: 新潟大学
• 研究代表者: 澁木 克栄 新潟大学, 脳研究所, 非常勤講師 (40146163)
• 研究期間 (年度): 2016-04-01 – 2020-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2019年度)
• 配分額: 44,200千円 (直接経費: 34,000千円、間接経費: 10,200千円); 2019年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円); 2018年度: 13,390千円 (直接経費: 10,300千円、間接経費: 3,090千円); 2017年度: 13,390千円 (直接経費: 10,300千円、間接経費: 3,090千円); 2016年度: 15,730千円 (直接経費: 12,100千円、間接経費: 3,630千円)
• キーワード: 高次視覚野 / 図形認知 / マウス / 皮質盲 / 視覚的意識 / 聴覚野 / 視覚野 / 連想記憶 / フラビン蛋白蛍光イメージング / 短期記憶 / 遅延見本合わせ / イメージング / 一次視覚野 / 上丘 / 長期増強 / 自動学習実験

研究成果の概要

覚醒マウス高次視覚野の応答を解析したところ、動く図形刺激に対して聴覚野周辺の後方から腹側部分が応答した。高次視覚野の図形認知を担う部位はこれらを含む広範な皮質部位であると思われる。視覚刺激に対する連想聴覚野応答解析を解析したところ、前聴覚野を中心とする領野で観察された。連想記憶の形成には、刺激複雑さが必要であり、この複雑さが刺激の特徴を形成して記憶されると思われる。図形認知機能は視覚的意識と関連している。ヒトで一次視覚野が損傷され、視覚的意識が障害された患者に動的視覚刺激を繰り返し提示すると、視覚刺激を知覚する確率が増強し、障害視野に提示されたひらがなを読めるまで図形認知機能が回復した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

我々は覚醒マウスの高次視覚野応答を解析し、高次視覚野が聴覚野の腹側まで広がっているという新知見を得た。またその部位の性質は一次視覚野の性質と大きく異なることが判った。これらの成果は、図形認知機能の分子機構解明に有用である。図形認知機能は、視覚的意識にかかわるが、視覚的意識を調べるためには、言語による報告が可能な人間を解析対象とする必要がある。我々は一次視覚野が脳梗塞によって障害された被検者の文字を読む図形認知機能について解析し、これらが動的視覚刺激の繰り返し提示によって回復することを示した。本研究の成果は、皮質盲の診断や治療といった臨床医学的観点からも有用であると考えられる。

研究成果

• [雑誌論文] Rapid Recovery From Cortical Blindness Caused by an Old Cerebral Infarction (2020)
  • 著者名/発表者名: Shibuki Katsuei、Wakui Ichiro、Fujimura Takeo、Tomikawa Masaru、Hasegawa Shin
  • 雑誌名: Frontiers in Neurology 巻: 11 ページ: 1-7
  • DOI: 10.3389/fneur.2020.00069
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Reciprocal connectivity between secondary auditory cortical field and amygdala in mice. (2019)
  • 著者名/発表者名: Tsukano H, Hou X, Horie M, Kitaura H, Nishio N, Hishida R, Takahashi K, Kakita A, Takebayashi H, Sugiyama S, Shibuki K
  • 雑誌名: Sci Rep. 巻: 9 号: 1 ページ: 19610-19610
  • DOI: 10.1038/s41598-019-56092-9
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Associative responses to visual shape stimuli in the mouse auditory cortex. (2019)
  • 著者名/発表者名: Ogi M, Yamagishi T, Tsukano H, Nishio N, Hishida R, Takahashi K, Horii A, Shibuki K
  • 雑誌名: PLoS One 巻: 14 号: 10 ページ: 1-13
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0223242
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Feedback inhibition derived from the posterior parietal cortex regulates the neural properties of the mouse visual cortex. (2019)
  • 著者名/発表者名: Hishida R, Horie M, Tsukano H, Tohmi M, Yoshitake K, Meguro R, Takebayashi H, Yanagawa Y, Shibuki K
  • 雑誌名: Eur J Neurosci 巻: 50 号: 6 ページ: 2970-2987
  • DOI: 10.1111/ejn.14424
  • 査読あり
• [雑誌論文] Acute spatial spread of NO-mediated potentiation during hindpaw ischaemia in mice. (2019)
  • 著者名/発表者名: Onishi T, Watanabe T, Sasaki M, Kamiya Y, Horie M, Tsukano H, Hishida R, Kohno T, Takebayashi H, Baba H, Shibuki K
  • 雑誌名: J Physiol. 巻: 597 号: 13 ページ: 3441-3455
  • DOI: 10.1113/jp277615
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Direct Relay Pathways from Lemniscal Auditory Thalamus to Secondary Auditory Field in Mice. (2018)
  • 著者名/発表者名: Ohga S, Tsukano H, Horie M, Terashima H, Nishio N, Kubota Y, Takahashi K, Hishida R, Takebayashi H, Shibuki K.
  • 雑誌名: Cereb Cortex 巻: 28 号: 12 ページ: 4424-4439
  • DOI: 10.1093/cercor/bhy234
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Higher visual responses in the temporal cortex of mice (2018)
  • 著者名/発表者名: Nishio Nana、Tsukano Hiroaki、Hishida Ryuichi、Abe Manabu、Nakai Junichi、Kawamura Meiko、Aiba Atsushi、Sakimura Kenji、Shibuki Katsuei
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 8 号: 1 ページ: 11136-11136
  • DOI: 10.1038/s41598-018-29530-3
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Molecular diversity of clustered protocadherin-α required for sensory integration and short-term memory in mice. (2018)
  • 著者名/発表者名: Yamagishi T, Yoshitake K, Kamatani D, Watanabe K, Tsukano H, Hishida R, Takahashi K, Takahashi S, Horii A, Yagi T, Shibuki K.
  • 雑誌名: Sci Rep. 巻: 8 号: 1 ページ: 9616-9616
  • DOI: 10.1038/s41598-018-28034-4
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Tomographic optical imaging of cortical responses after crossing nerve transfer in mice (2018)
  • 著者名/発表者名: Maniwa K, Yamashita H, Tsukano H, Hishida R, Endo N, Shibata M, Shibuki K
  • 雑誌名: PLoS One 巻: 13 号: 2 ページ: e0193017-e0193017
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0193017
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Chondroitin Sulfate Is Required for Onset and Offset of Critical Period Plasticity in Visual Cortex (2017)
  • 著者名/発表者名: 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
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 7 号: 1 ページ: 12646-12646
  • DOI: 10.1038/s41598-017-04007-x
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Reconsidering Tonotopic Maps in the Auditory Cortex and Lemniscal Auditory Thalamus in Mice. (2017)
  • 著者名/発表者名: 1.Tsukano H, Horie M, Ohga S, Takahashi K, Kubota Y, Hishida R, Takebayashi H, Shibuki K
  • 雑誌名: Front Neural Circuits 巻: 11 ページ: 14-14
  • DOI: 10.3389/fncir.2017.00014
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Independent tonotopy and thalamocortical projection patterns in two adjacent parts of the classical primary auditory cortex in mice. (2017)
  • 著者名/発表者名: 2.Tsukano H, Horie M, Takahashi K, Hishida R, Takebayashi H, Shibuki K
  • 雑誌名: Neurosci Lett 巻: 637 ページ: 26-30
  • DOI: 10.1016/j.neulet.2016.11.062
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Auditory cortical field coding long-lasting tonal offsets in mice. (2016)
  • 著者名/発表者名: 3.Baba H, Tsukano H, Hishida R, Takahashi K, Horii A, Takahashi S, Shibuki K
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 6 号: 1 ページ: 34421-34421
  • DOI: 10.1038/srep34421
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] Feasibility of forward genetic analysis of consciousness using mouse models (2017)
  • 著者名/発表者名: Shibuki K
  • 学会等名: 第94回日本生理学会大会
  • 発表場所: アクトシティ浜松(静岡県浜松市)
  • 年月日: 2017-03-28
  • 招待講演
• [学会発表] Tonotopic properties in the secondary auditory field are derived from structural organization of the ventral medial geniculate body and thalamocortical projections in mice (2017)
  • 著者名/発表者名: 塚野浩明、大賀慎平、堀江正男、寺島裕貴、竹林浩秀、澁木克栄
  • 学会等名: 第40回日本神経科学大会
• [学会発表] Plastic changes of visual responses in the primary visual cortex are induced selectively by inhibitory projection from posterior parietal cortex in mice (2017)
  • 著者名/発表者名: 菱田竜一、堀江正男、塚野浩明、任海学、澁木克栄
  • 学会等名: 第40回日本神経科学大会
• [学会発表] Complexity of sound stimuli required for sound-shape associative responses in the mouse auditory cortex (2017)
  • 著者名/発表者名: 小木学、山岸達矢、塚野浩明、西尾奈々、菱田竜一、堀井新、八木健、澁木克栄
  • 学会等名: 第40回日本神経科学大会
• [学会発表] Optical imaging of temporal cortical areas involved in audiovisual integration in awake mice (2017)
  • 著者名/発表者名: 西尾奈々、小木学、山岸達矢、塚野浩明、菱田竜一、八木健、澁木克栄
  • 学会等名: 第40回日本神経科学大会
• [学会発表] Analysis of prediction error responses in the posterior parietal cortex of awake mice (2017)
  • 著者名/発表者名: 吉武講平、塚野浩明、菱田竜一、八木健、澁木克栄
  • 学会等名: 第40回日本神経科学大会
• [学会発表] Functional footprints of impaired consciousness in mice with reduced molecular diversity of clustered protocadherin-α (2016)
  • 著者名/発表者名: Yamagishi T, Kamatani D, Yoshitake K, Tsukano H, Watanabe K, Hishida R, Takahashi K, Takahashi S, Horii A, Yagi T, Shibuki K
  • 学会等名: Neuroscience 2016 Annual Meeting
  • 発表場所: San Diego(アメリカ合衆国)
  • 年月日: 2016-11-12
  • 国際学会
• [学会発表] Molecular approach to neural mechanisms of consciousness using mouse models. (2016)
  • 著者名/発表者名: Shibuki K
  • 学会等名: 本神経科学大会サテライトシンポジウム：The Origin of Consciousness
  • 発表場所: 東京工業大学(東京都目黒区)
  • 年月日: 2016-07-25
  • 招待講演
• [学会発表] Neural correlates of visual awareness organized by short-term memory in mice (2016)
  • 著者名/発表者名: Shibuki K
  • 学会等名: 第39回日本神経科学大会
  • 発表場所: パシフィコ横浜(神奈川県横浜市)
  • 年月日: 2016-07-20
  • 招待講演
• [産業財産権] マウス用学習装置、マウス用学習システム及びマウス用学習プログラム (2018)
  • 発明者名: 澁木克栄
  • 権利者名: 新潟大学
  • 産業財産権種類: 特許
  • 出願年月日: 2018
  • 外国
• [産業財産権] マウス用学習装置、マウス用学習システム及びマウス用学習プログラム (2017)
  • 発明者名: 澁木 克栄
  • 権利者名: 新潟大学
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: 2017-034171
  • 出願年月日: 2017-02-24