マウス聴覚野のコア領域における皮質下野の皮質と皮質下野の投影目標の違い

Differential cortical and subcortical projection targets of subfields in the core region of mouse auditory cortex.

• Shiro Nakata
• Makoto Takemoto
• Wen-Jie Song

抄録

げっ歯類の聴覚野の中核領域には、一次聴覚野（A1）と前聴覚野（AAF）の2つの領域があるが、これらの領域の機能的な違いは不明である。しかし、これらの領域の機能的な違いは明らかにされていない。そこで我々は、緑色蛍光タンパク質と赤色蛍光タンパク質を発現するアデノ随伴ウイルス（AAV）ベクターを用いて、マウスのA1とAAFからの突出を調べました。光学イメージングを用いてA1とAAFをマッピングした後、周波数を一致させた高周波の位置で2つのフィールドのそれぞれに異なるAAVベクターを注入した。その結果、A1とAAFは事実上すべての標的領域に共通して投影していることがわかったが、各野は投影標的に対して独自の嗜好性を持っていた。前頭葉と頭頂部が主要な皮質標的であった。前頭葉では、A1とAAFはそれぞれ前帯状皮質Cg1と第二運動野(M2)に支配的な投射を示し、頭頂部では、A1とAAFはそれぞれ内側第二視覚野と後頭頂部皮質(PPC)に密な投射を示した。M2とPPCもA1からかなりの入力を受けていたが、A1は内側に、AAFはこれらの皮質領域の外側の部分を受けていた。また、A1は前頭前野眼窩に、AAFは一次体性感覚野と島状聴覚野にも投影していた。大脳皮質下への投影については、A1とAAFは尾状線条体の共通のベントロム内側領域に同程度の強さで投影していた。AAFからの線維はまばらであったが、A1はまた、視床の上頸部や側方後核などの視覚皮質下の構造にも投射されていた。我々の結果は、A1とAAFが大脳皮質と皮質下の標的、そして個々の標的の分裂を好むことを示している。また、A1とAAFの感覚関連構造への選好性から、A1は大脳皮質と皮質下層の両方のレベルで視聴覚関連の聴覚情報を提供する役割があり、AAFは大脳皮質の身体運動情報との関連付けのための聴覚情報を提供する役割があることが示唆された。

The core region of the rodent auditory cortex has two areas: the primary auditory area (A1) and the anterior auditory field (AAF). However, the functional difference between these areas is unclear. To elucidate this issue, here we studied the projections from A1 and AAF in mice using adeno-associated virus (AAV) vectors expressing either a green fluorescent protein or a red fluorescent protein. After mapping A1 and AAF using optical imaging, we injected a distinct AAV vector into each of the two fields at a frequency-matched high-frequency location. We found that A1 and AAF projected commonly to virtually all target areas examined, but each field had its own preference for projection targets. Frontal and parietal regions were the major cortical targets: in the frontal cortex, A1 and AAF showed dominant projections to the anterior cingulate cortex Cg1 and the secondary motor cortex (M2), respectively; in the parietal cortex, A1 and AAF exhibited dense projections to the medial secondary visual cortex and the posterior parietal cortex (PPC), respectively. Although M2 and PPC received considerable input from A1 as well, A1 innervated the medial part whereas AAF innervated the lateral part of these cortical regions. A1 also projected to the orbitofrontal cortex, while AAF also projected to the primary somatosensory cortex and insular auditory cortex. As for subcortical projections, A1 and AAF projected to a common ventromedial region in the caudal striatum with a comparable strength; they also both projected to the medial geniculate body and the inferior colliculus, innervating common and distinct divisions of the nuclei. A1 also projected to visual subcortical structures, such as the superior colliculus and the lateral posterior nucleus of the thalamus, where fibres from AAF were sparse. Our results demonstrate the preference of A1 and AAF for cortical and subcortical targets, and for divisions in individual target. The preference of A1 and AAF for sensory-related structures suggest a role for A1 in providing auditory information for audio-visual association at both the cortical and subcortical level, and a distinct role of AAF in providing auditory information for association with somatomotor information in the cortex.

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