大脳聴覚野・記憶-連想回路の二光子イメージング解析

2017 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 26830008
• 研究機関: 新潟大学
• 研究代表者: 塚野 浩明 新潟大学, 脳研究所, 助教 (90624338)
• 研究期間 (年度): 2014-04-01 – 2018-03-31
• キーワード: 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

研究実績の概要

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。

研究成果

• [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 ページ: 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 ページ: 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] Corrigendum: Reconsidering Tonotopic Maps in the Auditory Cortex and Lemniscal Auditory Thalamus in Mice (2017)
  • 著者名/発表者名: Tsukano H, Horie M, Ohga S, Takahashi K, Kubota Y, Hishida R, Takebayashi H, Shibuki K
  • 雑誌名: Frontiers in Neural Circuits 巻: 11 ページ: 39
  • DOI: 10.3389/fncir.2017.00039
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] 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)
  • 著者名/発表者名: 塚野浩明、澁木克栄
  • 学会等名: 第123回日本解剖学会総会・全国学術集会
  • 招待講演
• [学会発表] マウス二次聴覚野に入力する新たな視床経路の発見 (2018)
  • 著者名/発表者名: 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
  • 学会等名: 第7回新潟脳研－霊長研－生理研合同シンポジウム
• [学会発表] Characterization of higher order fields in the mouse auditory cortex (2018)
  • 著者名/発表者名: Tsukano H, Ohga S, Horie M, Hou X, Terashima H, Kitaura H, Sugiyama S, Kakita A, Takebayashi H, Shibuki K
  • 学会等名: 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
  • 国際学会
• [学会発表] 自然音刺激を用いたマウス聴覚野構造解析の試み (2018)
  • 著者名/発表者名: 寺島裕貴、塚野浩明、古川茂人
  • 学会等名: 脳と心のメカニズムMechanism of Brain and Mind
• [学会発表] Spinal potentiation after hindpaw ischemia mediated by group II mGluRs and nitric oxide in mice (2017)
  • 著者名/発表者名: Onishi T, Watanabe T, Sasaki M, Kamiya Y, Kohno T, Horie M, Tsukano H, Hishida R, Takebayashi H, Baba H, Shibuki K
  • 学会等名: Society for Neuroscience 2017
  • 国際学会
• [学会発表] Abnormal auditory OFF responses recorded from the cortex of an EGF-induced schizophrenia rat model (2017)
  • 著者名/発表者名: Inaba H, Namba H, Tsukano H, Shibuki K, Nawa H
  • 学会等名: 第40回日本神経科学大会
  • 国際学会
• [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: Tsukano H, Ohga S, Horie M, Terashima H, Takebayashi H, Shibuki K
  • 学会等名: 第40回日本神経科学大会
  • 国際学会
• [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: Hishida R, Horie M, Tsukano H, Tohmi M, Shibuki K
  • 学会等名: 第40回日本神経科学大会
  • 国際学会
• [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: Ogi M, Yamagishi T, Tsukano H, Nishio N, Hishida R, Horii A, Yagi T, Shibuki K
  • 学会等名: 第40回日本神経科学大会
  • 国際学会
• [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: Nishio N, Ogi M, Yamagishi T, Tsukano H, Hishida R, Yagi T, Shibuki K
  • 学会等名: 第40回日本神経科学大会
  • 国際学会
• [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: Yoshitake K, Tsukano H, Hishida R, Yagi T, Shibuki K
  • 学会等名: 第40回日本神経科学大会
  • 国際学会
• [学会発表] マウス大脳聴覚野における和音・不協和音の識別機構 (2017)
  • 著者名/発表者名: 塚野浩明、澁木克栄
  • 学会等名: 聴覚研究会
• [学会発表] Neuropathologic implication of pallidal hyperactivity in the auditory abnormality of schizophrenia animal models (2017)
  • 著者名/発表者名: Nawa H, Sotoyama H, Narihara I, Tsukano H, Jodo E, Eifuku S, Namba H
  • 学会等名: 13th World Congress of Biological Psychiatry
  • 国際学会 / 招待講演
• [備考] 研究室ホームページ
  • URL: http://www.bri.niigata-u.ac.jp/~physio/
• [備考] 個人ホームページ
  • URL: http://1qaz2wsx3edc.webcrow.jp/TsukanoH.html