聴覚皮質の神経集団ダイナミクスの光学的計測

1997 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 08680924
• 研究機関: 東京医科歯科大学
• 研究代表者: 堀川 順生 東京医科歯科大学, 難治疾患研究所, 助教授 (50114781)
• 研究分担者: 細川 浩 東京医科歯科大学, 難治疾患研究所, 助手 (80181501) ; 谷口 郁雄 東京医科歯科大学, 難治疾患研究所, 教授 (60014255)
• キーワード: 聴覚皮質 / 光学的計測 / 神経活動の時空間パターン / 純音 / 周波数変調音 / 神経集団ダイナミクス / 周波数コラム間相互作用

研究概要

ネンブタール麻酔したモルモットの聴覚皮質を電位感受性色素RH795で染色し、聴覚皮質の活動を、144チャンネルフォトダイオードアレイを用いて光学的に計測した。刺激音として純音、周波数変調(FM)音、ステップ状に周波数が変化する音(SF音)および経時的に与える2つの純音を用いた。光学的計測により、純音刺激に対する興奮活動は周波数バンド内を腹側方法(一部背側方向)に移動することがわかった。抑制は活動バンドの周辺で最も強く、活動バンドを挟むようにある胃は取り囲むように現れる。FM音を刺激に用いた場合、興奮活動は、最初に、FM音の開始周波数に対応する皮質位置に純音刺激の場合と同様の活動が現れ、その後周波数変調に応じて活動スポットが周波数バンドを横切る方向に移動する。バンドを横切る活動は周波数バンドの一部に起こり、純音刺激の場合のようにバンド全体には広がらない。これに対して、SF音に対する活動は、純音刺激の場合と同様に周波数バンド全体に広がり、バンド内での活動部位がFM音刺激の場合とは異なる。これら結果は、周波数バンド間での相互作用を示唆する。さらに、経時的に2つの純音を与えた実験から、周波数バンド間には強い抑制があること、抑制の強さは低周波が高周波を抑える方がその逆よりも強いこと、また周波数バンド内にはより強い抑制が働くことが分かった。抑制性の伝達物質GABAの拮抗阻害剤であるbicucullineを皮質に投与すること、純音に対する活動が周波数バンドを超えて広範に広がることが確かめられた。この活動の広がりはさらにNMDA型興奮を阻害すると抑えられる。以上の結果をもとに、二次元の神経回路モデルを作成し、水平方向の神経集団ダイナミクスの解析を行った。

研究成果

• [文献書誌] Horikawa,J.: "Optical imaging of spatiotemporal patterns of glutamatergic excitation and GABAergic inhibition in the guinea-pig auditory cortex in vivo." J.Physiol.(London). 497. 629-638 (1996)
• [文献書誌] Horikawa,J.: "Optically measured spatiotemporal distribution of excitation and inhibition evoked by two-tone sequences within the quinea pig auditory cortex." Proc.Acoust.Soc.Jpn. 657-658 (1996)
• [文献書誌] Horikawa,J.: "Optical study of spatiotemporal inhibition evoked by two-tone seqiemces in the guinea pig auditory cortex." J.Comp.Physiol.A. 181. 677-684 (1997)
• [文献書誌] Hosokawa,Y.: "Real-time imaging of neural activity during binaural interactions in the guinea pig auditory cortex." U.Comp.Physiol.A. 181. 607-614 (1997)
• [文献書誌] Horikawa,J.: "Optical recording of responses to frequency-modulated sounds in the auditory cortex." NeuroRep.9(in press). (1998)
• [文献書誌] 堀川順生: "光学測定によるモルモット聴覚野の音刺激依存活動" 生物物理. (印刷中). (1998)