マウス帯状回による注意の神経回路メカニズムの解明

2013 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 23500383
• 研究機関: 新潟大学
• 研究代表者: 菱田 竜一 新潟大学, 脳研究所, 准教授 (90313551)
• キーワード: 神経科学 / 脳・神経 / 生理学 / 可視化 / 認知科学

研究概要

１、頭頂連合野の深層の方が浅層よりも視覚野を抑圧する活性化能が高い。大脳皮質の錐体神経細胞の多くは、浅層(脳表より250マイクロメートル付近)と深層(750マイクロメートル付近)に分布する。どちらの細胞群がより効果的に視覚野を抑制するかを調べるため、刺激電極を大脳皮質に刺入し、電気刺激による抑制効果をフラビン蛍光蛋白質イメージング法により観察し、針先が浅層あるいは深層にある状態での差異を調べた。結果は、負フラビン信号では２倍程度の差異が見られ、深層刺激の方が浅層よりも抑制が強いことを明らかにした。
２、頭頂連合野の活動活性化により視覚野の応答が抑制される。これまでの実験では、大脳皮質の電気刺激という賦活方法によって頭頂連合野の抑制機能を解析してきたが、この方法では単なる通過繊維の刺激が抑制の原因となっている可能性を排除できなかった。そこで、頭頂連合野にある神経細胞の樹状突起・細胞体を直接グルタミン酸で刺激する方法を試みた。頭頂連合野にケージド・グルタミン酸を注入した後、同領野に紫外光を照射した。ケージド化合物の光分解により放出されたグルタミン酸の効果をフラビン蛍光蛋白質イメージング法により観察した。電気刺激による視覚野抑制と同様な結果を得られることができ、通過繊維の可能性を排除することができた。
３、学習により一次視覚野の応答性が変化するという予備的結果を得ることができた。マウスに縦縞および横縞という視覚刺激の弁別をPrusky水迷路により過剰学習させた。縦縞および横縞に対する一次視覚野の応答性をフラビン蛍光蛋白質イメージング法により観察したところ、過剰学習したマウス群と学習していないマウス群とでは異なっていることが示唆された。この系を使えば、頭頂連合野と視覚野応答性の可塑的変化との関係を解析できると予想され、今後の研究に対する指針を得ることができた。

研究成果

• [雑誌論文] The extrageniculate visual pathway generates distinct response properties in the higher visual areas of mice. (2014)
  • 著者名/発表者名: Tohmi M, Meguro R, Tsukano H, Hishida R, Shibuki K.
  • 雑誌名: Curr Biol. 巻: 24 ページ: 587-597
  • DOI: 10.1016/j.cub.2014.01.061.
  • 査読あり
• [雑誌論文] Visual map shifts based on whisker-guided cues in the young mouse visual cortex. (2013)
  • 著者名/発表者名: Yoshitake K, Tsukano H, Tohmi M, Komagata S, Hishida R, Yagi T, Shibuki K.
  • 雑誌名: Cell Rep. 巻: 5 ページ: 1365-1374
  • DOI: 10.1016/j.celrep.2013.11.006.
  • 査読あり
• [雑誌論文] Age-related deterioration of cortical responses to slow FM sounds in the auditory belt region of adult C57BL/6 mice. (2013)
  • 著者名/発表者名: Tsukano H, Horie M, Honma Y, Ohga S, Hishida R, Takebayashi H, Takahashi S, Shibuki K.
  • 雑誌名: Neurosci Lett 巻: 556 ページ: 204-209
  • DOI: 10.1016/j.neulet.2013.10.015.
  • 査読あり
• [雑誌論文] Auditory cortical areas activated by slow frequency-modulated sounds in mice. (2013)
  • 著者名/発表者名: Honma Y, Tsukano H, Horie M, Ohshima S, Tohmi M, Kubota Y, Takahashi K, Hishida R, Takahashi S, Shibuki K.
  • 雑誌名: PLoS One 巻: 8 ページ: e68113
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0068113.
  • 査読あり
• [雑誌論文] Dual compartments of the ventral division of the medial geniculate body projecting to the core region of the auditory cortex in C57BL/6 mice. (2013)
  • 著者名/発表者名: Horie M, Tsukano H, Hishida R, Takebayashi H, Shibuki K.
  • 雑誌名: Neurosci Res. 巻: 76 ページ: 207-212
  • DOI: 10.1016/j.neures.2013.05.004.
  • 査読あり
• [学会発表] マウス頭頂連合野から一次視覚野への抑制投射遮断による視力低下 (2013)
  • 著者名/発表者名: 菱田竜一、堀江正男、塚野浩明、任海学、竹林浩秀、澁木克栄
  • 学会等名: 日本神経科学会
  • 発表場所: 国立京都国際会館
  • 年月日: 20130621-20130621
• [備考] 新潟大学脳研究所システム脳生理学分野ホームページ
  • URL: http://www.bri.niigata-u.ac.jp/~physio/