嗅上皮付き単離脳を用いたニオイ情報処理の研究

离体脑嗅上皮气味信息处理研究

基本信息

批准号：
18650080
负责人：
飯島敏夫
金额：
$ 2.11万
依托单位：
Tohoku University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Exploratory Research
财政年份：
2006
资助国家：
日本
起止时间：
2006 至 2007
项目状态：
已结题

项目摘要

嗅上皮や嗅球におけるニオイ情報処理の仕組みはかなり明らかにされてきたが、嗅上皮や嗅球以後の処理、すなわち嗅覚中枢である梨状皮質やさらに上位の中枢脳領域で嗅覚情報処理がどのようになされているのかについては不明の点が多く、重要な研究領域として残されている。我々はこの問題に取り組むため、新しい実験系、すなわち嗅上皮付きのモルモット単離脳標本を開発した。梨状皮質や海馬周辺皮質など嗅覚情報処理に重要な脳部位は脳底に配位するため、神経活動記録を難しくしていた。新開発の標本では脳表面が全て露出しており、さらにin vitroチェンバー内で任意の配向で脳標本を固定できるため、腹側の脳領域も直視下で取り扱え、種々の神経活動計測手法を容易にアクセスすることができる。また、心拍や呼吸に由来する運動性ノイズの影響を受けることもない。本研究ではまず、a)この新しい実験系を確立し、b)それを用いて嗅上皮から嗅球を介して梨状皮質に伝えられる嗅覚情報、すなわちニオイの種類や濃度の情報が梨状皮質内ではどのように表現されるのか、c)またその情報がさらに上位中枢である海馬周辺皮質(嗅周囲皮質と嗅内皮質)や海馬などにどのように伝達され情報処理が進行するのか、を明らかにすることが研究の目的である。本研究により、嗅上皮付きモルモット単離脳標本の嗅上皮、嗅球、梨状皮質、嗅内皮質、海馬からニオイ刺激時に細胞外電場電位記録と単一ニューロン記録の両方で嗅覚応答が記録できた。また、ニオイ刺激時の梨状皮質の複雑な電気的応答の解析に成功した。

嗅上皮和嗅球中嗅觉信息处理的机制已基本阐明，但在嗅上皮和嗅球之外，即梨状皮层、嗅觉中枢和嗅觉中枢，如何处理嗅觉信息还有待观察。关于是否正在这样做还有很多未知数，这仍然是一个重要的研究领域。为了解决这个问题，我们开发了一种新的实验系统：带有嗅觉上皮的分离豚鼠大脑制剂。对于处理嗅觉信息很重要的大脑区域，例如梨状皮层和海马周围皮层，位于大脑底部，因此很难记录神经活动。在新开发的标本中，整个大脑表面都暴露出来，并且大脑标本可以固定在体外室内的任何方向，允许在直视下处理腹侧大脑区域，方便使用各种神经活动测量方法。。此外，它不受心跳或呼吸产生的运动噪音的影响。在本研究中，我们首先a）建立了这个新的实验系统，b）用它来检测从嗅觉上皮通过嗅球传递到梨状皮层的嗅觉信息，即有关气味类型和浓度的信息。然后，我们将阐明这些信息是如何表达的，以及c）如何将这些信息进一步传递到进行信息处理的海马周围皮层（嗅周皮层和内嗅皮层）和海马体等更高级别的中心。研究的目的是在这项研究中，我们利用细胞外场电位记录和单神经元记录，记录了带有嗅上皮的离体豚鼠大脑标本的嗅上皮、嗅球、梨状皮层、内嗅皮层和海马在气味刺激期间的嗅觉反应。。我们还成功地分析了气味刺激期间梨状皮层的复杂电反应。