聴覚視床‐皮質間の並列回路と回路間クロストークに関する研究

• 研究領域: メゾスコピック神経回路から探る脳の情報処理基盤
• 研究課題/領域番号: 25115725
• 研究種目: 新学術領域研究(研究領域提案型)
• 配分区分: 補助金
• 審査区分: 生物系
• 研究機関: 熊本大学
• 研究代表者: 宋 文杰 熊本大学, 大学院生命科学研究部, 教授 (90216573)
• 研究期間 (年度): 2013-04-01 – 2015-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2014年度)
• 配分額: 11,180千円 (直接経費: 8,600千円、間接経費: 2,580千円); 2014年度: 5,590千円 (直接経費: 4,300千円、間接経費: 1,290千円); 2013年度: 5,590千円 (直接経費: 4,300千円、間接経費: 1,290千円)
• キーワード: 聴覚皮質 / 内側膝状体 / 視床

研究実績の概要

本研究では、聴覚視床皮質間の並列回路と回路間相互作用の解明を目的にしている。これを達成するために、マウス聴覚皮質の各領野と視床内側膝状体腹側核との結合を調べた。光イメージング法を用いて、聴覚皮質の領野を同定し、逆行性トレーサを同定した領野の一つまたは複数に注入して、内側膝状体腹側核と皮質各領野との結合を調べる方法を用いた。これまで、皮質のAI野、AAF野とIAF野は内側膝状体腹側核から独立した入力を受けることを明らかにした（Takemoto et al., 2014）。また、AII野、UF野およびDP野についても、視床から独立した投射を受けることを示唆する結果を得た（Wangら、論文準備中）。従って、聴覚皮質のすべての領野と視床との間に並列回路が存在することを示すことができた。
並列回路間の相互結合を調べるために、皮質レベルでIAF野とAAF野との相互結合を逆行性トレーサを用いて調べた結果、互いに結合していることが示唆された。これをさらに検討するために、AAV8/mCherry-CreとAAV2/DIO-EGFPの混合ウイルスが順行性トレーサとして機能することを示し、それをIAFに注入した結果、AAFや内側膝状体に逆行性に細胞体が標識されることが認められずに軸索がAAFの浅層においてラベルされた。これらの結果により、視床皮質間の並列回路は皮質において、回路間の相互結合があることが示された。
混合ウイルスによる標識実験により、IAFからAAFへの投射以外に、IAFから非顆粒性島皮質への投射、並びに大脳皮質運動野への投射を新規に同定することができた。これらの結果を公表するための論文を現在準備している。

現在までの達成度 (段落)

26年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

26年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [雑誌論文] Greenwood frequency-position relationship in the primary auditory cortex in guinea pigs. (2014)
  • 著者名/発表者名: Nishimura M, Song W-J.
  • 雑誌名: NeuroImage 巻: 89 ページ: 181-191
  • DOI: 10.1016/j.neuroimage.2013.12.014
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] The insular auditory field receives input from the lemniscal subdivision of the auditory thalamus in mice. (2014)
  • 著者名/発表者名: Takemoto M, Hasegawa K, Nishimura M, Song WJ.
  • 雑誌名: J Comp Neurol 巻: 522 号: 6 ページ: 1373-1389
  • DOI: 10.1002/cne.23491
  • 査読あり
• [学会発表] マウス島皮質聴覚領域の視床-皮質間および皮質-皮質間神経連絡の解析 (2015)
  • 著者名/発表者名: 竹本誠、宋文杰
  • 学会等名: 第38回日本神経科学大会
  • 発表場所: 神戸国際展示場
  • 年月日: 2015-07-28 – 2015-07-31
• [学会発表] Anatomical study on neural circuits of the mouse insular auditory field. (2015)
  • 著者名/発表者名: Takemoto M, Hasegawa K, Song WJ
  • 学会等名: The 92th annual meeting of the physiological society of Japan
  • 発表場所: 神戸国際展示場
  • 年月日: 2015-03-21 – 2015-03-23
• [学会発表] Regulation of KCNQ1/KCNE1 Channels by Sphingomyelin Synthase 1. (2014)
  • 著者名/発表者名: Wu MK, Takemoto M, Okazaki T, Song W-J
  • 学会等名: Inner ear biology workshop
  • 発表場所: 京都国際会館
  • 年月日: 2014-11-01 – 2014-11-04
• [学会発表] Greenwood frequency-position relationship as revealed by optical imaging in guinea pig primary auditory cortex. (2014)
  • 著者名/発表者名: Wen-Jie Song, Masataka Nishimura
  • 学会等名: International conference on auditory cortex
  • 発表場所: Magdeburg, Germany
  • 年月日: 2014-09-13 – 2014-09-17
• [学会発表] Functional organization of the auditory cortex revealed by application of in vivo voltage-sensitive dye imaging. (2014)
  • 著者名/発表者名: Wen-Jie Song
  • 学会等名: 第91回日本生理学会大会
  • 発表場所: 鹿児島大学
• [学会発表] Characterization and synaptic connections of a new class of neurons in layer II of the cerebral cortex. (2014)
  • 著者名/発表者名: Huan Luo, Kayoko Hasegawa, Wen-Jie Song
  • 学会等名: 第91回日本生理学会大会
  • 発表場所: 鹿児島大学
• [学会発表] Cortico-cortical connections of the insular auditory field in mice. (2014)
  • 著者名/発表者名: Chi Wang, Makoto Takemoto, Wen-Jie Song
  • 学会等名: 第91回日本生理学会大会
  • 発表場所: 鹿児島大学
• [学会発表] Quantitative frequency-position relationship in the primary auditory cortex in guinea pigs. (2014)
  • 著者名/発表者名: Wen-Jie Song, Masataka Nishimura
  • 学会等名: 第91回日本生理学会大会
  • 発表場所: 鹿児島大学
• [学会発表] Development of light-induced insulin secretion system using channelrhodopsin. (2014)
  • 著者名/発表者名: Takahiro Mizutani, Taku Kaitsuka, Huan Luo, Fan-Yan Wei, Wen-Jie Song, Kazuhito Tomizawa
  • 学会等名: 第91回日本生理学会大会
  • 発表場所: 鹿児島大学
• [学会発表] 大脳皮質一時聴覚野において場所と周波数はGreenwood関係に従う (2013)
  • 著者名/発表者名: 宋文杰、西村方孝
  • 学会等名: 第64回西日本生理学会
  • 発表場所: 産業医科大学
• [図書] カンデル神経科学 第31章聴覚中枢神経系 (2014)
  • 著者名/発表者名: 宋文杰 （訳書）
  • 総ページ数: 30
  • 出版者: メディカル・サイエンス・インターナショナル
• [備考] 熊本大学 大学院生命科学研究部 知覚生理学教室
  • URL: http://srv02.medic.kumamoto-u.ac.jp/dept/physiol2/index.html
• [備考] 熊本大学大学院生命科学研究部知覚生理学分野
  • URL: http://srv02.medic.kumamoto-u.ac.jp/dept/physiol2/physiol2.html