複合音刺激に対する大脳皮質一次聴覚野ニューロンの応答とその局在部位

大脑皮层初级听觉皮层神经元对复杂声音刺激的反应及其局部位置

• 批准号: 13780632
• 负责人: 地本 宗平
• 金额: $ 1.34万
• 依托单位: 山梨医科大学
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• 财政年份: 2001
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2001 至 2002
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-13780632/
• 关键词: 大脳皮質一次聴覚野; 純音刺激; ニューロン活動; 複合音刺激; 周波数応答野

覚醒状態のネコの大脳皮質一次聴覚野(AI)から単一ニューロン活動を記録し、音刺激に対する応答を解析した。純音刺激に対して興奮性応答を示したAIニューロンを、発射活動の時間経過から、phasic(P)-, phasic-tonic(PT)-, tonic(T)-cellに分類した。それぞれのニューロンタイプについて刺激期間中の周波数応答野(FRA)の時間変化を調べた結果、P-cellは急激に、PT-cellはゆっくりとその大きさを減少させた。一方、T-cellはその大きさをほとんど変化させなかった。このことはP-cellは刺激のonsetとoffset時のspectrumの変化を、T-cellはsteady phaseの周波数情報を、PT-cellはその両者をコードしていることを示唆する。次に刺激中に持続的活動を示すPT-cellとT-cellについて、刺激音のspectral componentの一つをその細胞の最適周波数に固定し、もう一つのcomponentの周波数を系統的に変化させ、反応を調べた(two-tone test)。その結果、これらのニューロンが興奮性FRA (eFRA)に近接して抑制性FRA (iFRA)を持つものと全くiFRAを持たないものに分類できることが分かった。これらFRAの機能的な重要性を明らかにするために、さらにlow-passおよびhigh-pass bandの複合音刺激に対する応答を調べた。Low-pass band刺激ではcomponentの最低周波数を128Hzに、high-pass band刺激では最高周波数を16kHzもしくはそのニューロンの最適周波数より十分に高い周波数に固定し、バンド幅を系統的に変化させた。刺激に対する反応からこれらのニューロンは(1)low-passとhigh-pass band刺激の両方に反応するタイプ、(2)low-pass band刺激にのみsensitiveなタイプ、(3)high-pass band刺激のみにsensitiveなタイプ、(4)両刺激に対して反応しないタイプに分けられた。これらの反応タイプは、複合音のspectral componentの分布とtwo-tone testで得られたそれぞれのニューロンのeFRAとiFRAの配置の関係によって説明できた。以上の結果からAIは複合音のspectral情報を解析するいくつかのニューロン群から構成されていると考えられる。

覚 waking state の ネ コ の 脳 cortex once hearing wild (AI) か ら 単 a ニ ュ ー ロ ン を record し, sound stimulus に す seaborne る 応 answer を parsing し た. Pure tone stimulation に し seaborne て excitatory 応 answer を shown し た AI ニ ュ ー ロ ン の を, 発 activity time 経 か ら, phasic (P) -, phasic - tonic (PT), tonic (T) - cell に classification し た. そ れ ぞ れ の ニ ュ ー ロ ン タ イ プ に つ い て in stimulation during の cycle for 応 a wild (FRA) の time - を adjustable べ た results, P - cell は nasty shock に, PT - cell は ゆ っ く り と そ の big き さ を reduce さ せ た. One side, T-cell そ そ <s:1> large さをほとん さをほとん させな transformation させな った った. こ の こ と は P - cell は stimulus の onset と offset when の spectrum の - を, T - cell は steady phase の cycle for intelligence を, PT - cell は そ の struck the を コ ー ド し て い る こ と を in stopping す る. Time に stimulus す を に hold 続 activities indicated in the PT - cell と T - cell に つ い て, stimulate の spectral component の a つ を そ の cells の optimum cycle for に fixed し, も う a つ の component の cycle for に を system - the さ せ, anti 応 を adjustable べ た (two - tone test. そ の results, こ れ ら の ニ ュ ー ロ ン が excitatory FRA (eFRA) に nearly meet し て inhibitory FRA (iFRA) を hold つ も の と full く iFRA を hold た な い も の に classification で き る こ と が points か っ た. こ れ ら FRA の function importance な を Ming ら か に す る た め に, さ ら に low - pass お よ び high - pass band の composite sound stimulus に す seaborne る 応 answer を adjustable べ た. Low - pass band stimulus で は component の minimum cycle for を 128 hz に, high - pass band stimulation で は highest cycle for を 16 KHZ も し く は そ の ニ ュ ー ロ ン の optimum cycle for よ り very high に い cycle for に fixed し, バ ン ド を system picture に variations change さ せ た. Stimulate に す seaborne る anti 応 か ら こ れ ら の ニ ュ ー ロ ン は (1) low - pass と high - pass band stimulus の struck party に anti 応 す る タ イ プ, (2) low - pass band stimulus に の み sensitive な タ イ プ, (3) high - pass Band stimulus の み に sensitive な タ イ プ, (4) struck stimulation に し seaborne て anti 応 し な い タ イ プ に points け ら れ た. こ れ ら の anti 応 タ イ プ は, composite sound の spectral component distribution と の two - tone test で have ら れ た そ れ ぞ れ の ニ ュ ー ロ ン の eFRA と iFRA の configuration の masato is に よ っ て illustrate で き た. の above results か ら AI は complex sound の spectral information を parsing す る い く つ か の ニ ュ ー ロ ン group か ら constitute さ れ て い る と exam え ら れ る.

项目成果

Toshihiro Kitama: "Single Unit Response to Pure Tone Stimuli in Primary Auditory Cortex of Alert Cat"The Japanese Journal of Physiology(Supplement). 51. S214 (2001)

Toshihiro Kitama：“警觉猫初级听觉皮层对纯音刺激的单一单位反应”日本生理学杂志（增刊）。

Shuichi SAKAYORI: "Critical spectral regions for vowel identification"NEUROSCIENCE RESEARCH. 43. 155-162 (2002)

Shuichi SAKAYORI：“元音识别的关键光谱区域”神经科学研究。

Ling QIN: "Time course of tonal frequency-response-area of primary auditory cortex neurons in alert cats"NEUROSCIENCE RESEARCH. (In press). (2003)

秦岭：“警觉猫初级听觉皮层神经元的音调频率响应区的时间过程”神经科学研究。

Sohei CHIMOTO: "Tonal response patterns of primary auditory cortex neurons in alert cats"BRAIN RESEARCH. 934. 34-42 (2002)

Sohei CHIMOTO：“警觉猫初级听觉皮层神经元的音调反应模式”大脑研究。

Sohei CHIMOTO: "Firing responses to pure tone stimuli of primary auditory cortex neurons in awake cats"Neuroscience Research. Supplement 25. S59 (2001)

Sohei CHIMOTO：“清醒猫初级听觉皮层神经元对纯音刺激的放电反应”神经科学研究。