Frontiers | Reconsidering Tonotopic Maps in the Auditory Cortex and Lemniscal Auditory Thalamus in Mice | Frontiers in Neural Circuits

Introduction

A felszálló hallási útvonal egy fontos rendszer, amely hanginformációt közvetít a hallókéregbe (AC) az emlősökben. A fülből kiinduló pályát lemniszkális pályának nevezzük, amely többek között a középagyban található inferior colliculus (ICc) központi magján (ICc) és a talamuszban található medialis geniculáris test (MGB) ventrális osztódásán (MGv) keresztül jut el az AC-be (Lee és Sherman, 2010; Lee et al., 2011; Winer és Schreiner, 2011). Az emlősök hallásának megértéséhez elengedhetetlen, hogy egyenként feltárjuk e hallómagok és az AC alrégióinak funkcionális szerepét. Feltárták például az IC egy különálló funkcióját: a hangok lokalizációjának észlelése az interaurális időkülönbségek alapján (Fujita és Konishi, 1991; Grothe és mtsai., 2010). Az IC e sikerét egy megfelelő állatmodell, a hanglokalizációra kiváló képességgel rendelkező pajti bagoly felhasználásával végzett vizsgálatokkal érték el. Mégis keveset tudunk a halló thalamusról és az AC-ről, valószínűleg azért, mert nagyon összetett funkciókkal és működési mechanizmusokkal rendelkeznek. Az MGv és az AC vizsgálatához olyan megfelelő állatmodellre van szükség, amelyben különböző kísérleti eszközök állnak rendelkezésre a központi hallórendszer sokoldalú aspektusainak megfigyelésére.

Az elmúlt 10 évben az egér olyan állatmodellként jelent meg, amely alkalmas a halláskutatásra. Egereket használtak a tonotópia (Bandyopadhyay et al., 2010; Rothschild et al., 2010; Guo et al., 2012; Winkowski és Kanold, 2013; Issa et al., 2014; Barnstedt et al., 2015), a fejlődés (Barkat et al., 2011), jutalommal kapcsolatos plaszticitás (Ohshima et al., 2010; Kato et al., 2015), hormonokkal (Marlin et al., 2015) és viselkedéssel (Schneider et al., 2014), multimodális kölcsönhatásokkal (Lesicko et al., 2016) és öregedéssel (Brewton et al., 2016) való kapcsolatok. Az egerek használata a központi hallórendszer kutatásában azonban még mindig korlátozott, annak ellenére, hogy előnyei közé tartozik a kifinomult genetikai követhetőség (Yang et al., 2013). Az agykéreg más régióit, különösen a látókérget (VC) érintő kutatások egyre finomabb agykérgi felszíni térképeket vázoltak fel egerekben (Garrett et al., 2014), ami viszont eltérő regionális funkcionális tulajdonságokat (Juavinett és Callaway, 2015) és konnektivitást (D’Souza et al., 2016) tárt fel. Ennek megfelelően az egér a látáskutatás alapvető platformjává vált. Ezért az egér hallórendszer anatómiailag pontos ábrájának megrajzolása elengedhetetlen ahhoz, hogy a központi hallórendszer működésével kapcsolatos további fiziológiai kutatásokat lehetővé tegyük. Ebben a mini áttekintő cikkben röviden ismertetjük az egérben eddig feltárt makroszkopikus hallási thalamocorticalis struktúrákat.

Multiple Tonotopic Regions in the Mouse Auditory Cortex

A neurotudományi vizsgálatokat ma a funkcionális specializáció elmélete szerint végzik; az emlősök agyát hely szerint funkcionális modulokra osztják (Kanwisher, 2010; Zilles és Amunts, 2010). Ezt az elvet figyelembe véve az AC-t tovább osztják több alrégióra, amelyek mindegyikének külön regionális funkcióval kell rendelkeznie a hangfeldolgozásban. Ezeknek az alrégióknak a térbeli elrendezését általában hallókéreg-térképként ábrázolják és szemléltetik. Így egy részletesebb AC-térkép jobb platformot biztosít a megkülönböztetett regionális funkciók vizsgálatához, mivel minden fiziológiai vizsgálatot ennek a térképnek az alapján végeznek.

Az egér AC-térképet körülbelül két évtizeddel ezelőtt írták le először (Stiebler et al., 1997). Ez az eredmény azért dicséretes, mert a kutatók előzetes ismeretek nélkül azonosítottak több hallási régiót úgy, hogy egységfelvételek segítségével vizsgálták a jellegzetes frekvencia (CF) eloszlását, vagyis azt a frekvenciát, amelyre egy neuron a legalacsonyabb gerjesztési küszöbértékkel rendelkezik. Ez a térkép öt alrégióval ábrázolta az AC-t; két tonotópos régió, az elülső hallási mező (AAF) és az elsődleges hallókéreg (A1), valamint három nem tonotópos régió, a másodlagos hallási mező (A2), az ultrahangos mező (UF) és a dorsoposterior mező (DP; 1. ábra). Figyelemre méltó, hogy az “UF” az AC dorsorostrális sarkában lévő régióként volt meghatározva, ahol a 40 kHz feletti CF-vel rendelkező neuronok lokalizálódtak, míg az AAF és az A1 tonotópiája körülbelül 40 kHz-nél kisebbre korlátozódott. A szegregált “UF” jelenléte az AC jellemzőjének vagy szimbólumának tekinthető azoknál az egereknél, amelyek a vokális kommunikációban 40 kHz feletti ultrahangokat használnak (Ehret, 1987; Holy és Guo, 2005; Asaba és mtsai., 2014).

1. ÁBRA

1. ábra. Az egér hallókéreg új, flavoprotein fluoreszcens képalkotással (FFI) vizualizált térképe. (A) Az egér AC hat alrégiójának FFI segítségével feltárt kvantitatív felületi térképe. Ezeket a paneleket Tsukano és munkatársai (2016) alapján módosítottuk. AC, hallókéreg; Cb, kisagy; MCA, medialis cerebralis arteria; OB, szaglógumó; RF, rinális hasadék; SC, szomatoszenzoros kéreg; VC, látókéreg. (B) Az eredeti térkép (Stiebler et al., 1997) és a legújabb optikai képalkotó vizsgálatok (Sawatari et al., 2011; Tsukano et al., 2015) eredményein alapuló térkép illusztrációja. Ezek az AC-térképek úgy tekinthetők, hogy a 2/3-as rétegekben fekvő térképet tükrözik. (C) A hat hallási alrégió lehatárolása koronális nézetben. Sáv, 1 mm. Ezeket a paneleket Tsukano és mtsai. (2016) alapján módosítottuk.

Az agyfelszín egységes megfigyelését lehetővé tevő optikai képalkotás (Hishida és mtsai., 2014; Matsui és mtsai., 2016) valószínűleg további vagy alternatív eszköz lesz a finom egér AC-térképek vizualizálására. Itt tárgyaljuk az optikai képalkotással történő térképezés előnyeit és hátrányait az elektrofiziológiával szemben. Az optikai képalkotás nem igényel invazív műveleteket, például az elektródák sűrű behatolását az agyba, mivel lehetővé teszi az idegi válaszok vizualizálását a kérgi felszínen egy pillantással. Megjegyzendő, hogy a flavoprotein fluoreszcens képalkotás (FFI; Shibuki et al., 2003) és a Cre-függő GCaMP-expresszáló egerekkel történő képalkotás (Zariwala et al., 2012), amelyek mindkettő az agyban eredetileg és homogén módon expresszált fluorofórákon keresztül figyelik meg az idegi válaszokat, nem igényel sem kraniotómiát, sem kalciumérzékeny festék alkalmazását, így lehetővé teszi a transzkraniális megfigyelést. Ezeket a módszereket valóban használták már az elsődleges (Yoshitake et al., 2013) és a magasabb rendű vizuális területek kérgi felszínének finom válaszainak vizualizálására (Tohmi et al., 2009, 2014; Andermann et al., 2011). Az optikai képalkotásnak azonban számos hátránya van az elektrofiziológiával szemben. Először is, a feszültségérzékeny festékkel történő képalkotás kivételével az optikai képalkotás időbeli felbontása gyenge. Másodszor, nem világos, hogy a jeleket mely rétegekből detektálják. Feltételezhető, hogy az optikai képalkotás egerekben a 2/3-as rétegek válaszait vizualizálja: ennek oka, hogy az optikai képalkotással megfigyelt élettani tulajdonságok összhangban vannak a 2/3-as réteg neuronjainak kétfotonos képalkotással megfigyelt tulajdonságaival (Tohmi et al., 2014), és mivel a kék gerjesztő fény áteresztőképessége viszonylag alacsony. Harmadszor, az elektrofiziológia hasznos a mély agyi régiók, például a talamusz vizsgálatára (Hackett et al., 2011). Végül, az optikai képalkotás nem áll rendelkezésre egyetlen neuron léptékű elemzésekhez. Az előnyök és hátrányok megértése után egyértelmű, hogy a megfelelő technika kiválasztása a vizsgálatok céljától függ.

A fent említett előnyöket kihasználva az optikai képalkotás lehetővé tette a kis hallási régiók finom válaszainak vizualizálását, ami lehetővé tette számunkra, hogy javaslatot tegyünk az egér AC új térképére. Az FFI és a GCaMP3-expresszáló egerek bevonásával végzett képalkotás segítségével létrehozott egér AC-térképek a következőkben különböznek a klasszikus térképektől: (1) A hallási régiók mérete és elhelyezkedése mindkét féltekén szimmetrikus, legalábbis a C57BL/6 egerekben (Tsukano et al., 2016), bár a bal AC-t hagyományosan nagyobbnak tekintik, mint a jobbat (Stiebler et al., 1997). (2) A klasszikusan A1-ként annotált régió két tonotopikus régióra oszlik, az A1-re és a dorsomedialis mezőre (DM; Tsukano et al., 2013a, 2015, 2017). Valójában sűrű, jó minőségű elektrofiziológiai térképezéssel sikerült megkülönböztetni ezt a két régiót (Guo et al., 2012), amint az Issa et al. (2014) 7. ábráján látható. (3) Az A2 tonotopikus elrendeződése dorsoventrálisan fut (Kubota et al., 2008; Issa et al., 2014; Tsukano et al., 2015, 2016). (4) Az AAF tonotópos iránya dorsoventrálisan halad (Tsukano et al., 2015, 2016; Issa et al., 2014). (5) Összességében legalább hat alrégió létezik az egér AC-ben (1. ábra). Négy régió, az AAF, az A1, az A2 és a DM tonotopikusan rendeződik. Két régió, a dorsoanterior mező (DA) és a DP, nem tonotópos régiók. Az egyneuron-skálaelemzések azt mutatták, hogy ezekben a nem tonotópos régiókban lévő neuronok határozott CF-vel rendelkeznek (Guo et al., 2012), de térbeli eloszlásuk véletlenszerű (Stiebler et al., 1997; Honma et al., 2013). Az új hallókéreg-térképet anatómiai vizsgálatok támasztják alá, amelyek regionális különbségeket mutatnak a nem-foszforilált neurofilamentumok (NNF) immunjelölésével láthatóvá tett citoarchitekturális mintázatokban. A hallási régiókban a dendritikus arborizáció és a rétegenkénti eloszlás tekintetében eltérő NNF-festési mintázatokat találunk egerekben (Horie és mtsai., 2015), ahogyan azt egy másik rágcsálókon végzett vizsgálat is kimutatta (Budinger és mtsai., 2000). Ráadásul a hallási régióknak különálló talamikus eredete van (Horie et al., 2013; Takemoto et al., 2014; Tsukano et al., 2015). (6) Az utolsó pontot a legfontosabb hangsúlyozni; a független UF valószínűleg nem létezik az egér AC-ben. Ezt az állítást alátámasztja az a tény, hogy mind a négy tonotopikus régió (az AAF, az A1, az A2 és a DM) 40 kHz feletti különálló ultrahangos frekvenciasávokat tartalmaz (1. ábra; Issa et al., 2014; Tsukano et al., 2015, 2016). Ezért az UF kifejezés elavultnak tekinthető. Feltételezzük, hogy az először UF-ként annotált régió a DA és a DM magas frekvenciájú sávjainak keveréke volt. A Stiebler et al. (1997) egyik kulcsmondata alátámasztja ezt az elképzelést: “Az UF-ben lévő neuronok legjobb frekvenciáit1 gyakran nehéz volt meghatározni, mert – különösen annak rosztális részén – az idegsejtek előnyösen reagáltak a frekvenciamodulált hangokra”. (561. o., 14. sor alulról). Az optikai képalkotás azt is jelezte, hogy van egy nem tonotópos régió, a DA, amely jól reagál a frekvenciamodulációs hangokra az UF közelében (Honma et al., 2013; Tsukano et al., 2015). Bár a sűrű elektródatérképezés nem támasztja alá egyértelműen a DA jelenlétét (Guo et al., 2012), a további vizsgálatok valószínűleg feloldják ezt az ellentmondást egy másik paraméter felmérésével, mivel az elektrofiziológia előnye az egyneuron szintű tulajdonságok vizsgálata (Joachimsthaler et al., 2014). Összességében az UF régió jelenléte komoly akadályt jelentett az egér AC és más rágcsálók AC-jének összehasonlításakor, mivel az UF-szerű régió még az egérhez nagyon hasonló rágcsálónál, a patkánynál is hiányzik. Az UF elhagyásával most lehetőségünk nyílik a különböző rágcsálók hallókéregének homologizálására vagy analógiájára, ami megkönnyíti az agykérgi térinformáción alapuló élettani kutatásokat (Baba et al., 2016).

Multiple Compartments in the Mouse MGv and Parallel Processing in the Central Lemniscal Auditory System

Tudott, hogy a tonotópia a cochleából ered. A hangok belépnek a fülbe, és a rezgések a cochlea basilaris membránjához jutnak. A hangok frekvenciái a baziláris membránon egydimenziós térbeli elrendeződéssé alakulnak át, és az alacsony frekvenciáktól a magas frekvenciákig egyetlen fokozatként sorakoznak fel (Békésy, 1960). A tonotopikus gradiens a központi hallási felszálló pályán, az ICc-n és az MGv-n keresztül jut el az A1-ig (Lee és Sherman, 2010; Lee és mtsai., 2011), ahol a magok topológiailag összekapcsolódnak. Ezért uralkodik az az elképzelés, hogy az ICc-ben (Portfors et al., 2011; Cheung et al., 2012) és az MGv-ben (Cetas et al., 2001; Hackett et al., 2011; Moerel et al., 2015) fajonként csak egyetlen tonotopikus gradiens létezik, bár az AC-be lépve eltérhet vagy duplikálódhat.

A legújabb vizsgálatok azonban a hallási talamuszban új struktúrákat tártak fel, amelyek részt vehetnek az alapvető hallási feldolgozásban: Az egér MGv nem egyetlen monoton struktúraként rendeződik, hanem több rekeszből áll, amelyek mindegyike frekvenciafüggő topológiai vetületeket ad különböző agykérgi célpontokhoz (2. ábra). Horie és munkatársai (2013) és Takemoto és munkatársai (2014) retrográd nyomjelzőket injektáltak tonotópikus tengelyek mentén az optikai képalkotással azonosított hallókéreg-régiókba, és az MGv közepén az AAF, az A1 vagy az insularis hallómező (IAF) felé vetülő rekeszeket találtak. Bár korábbi, macskákon végzett vizsgálatok párhuzamos projekciók jelenlétére utaltak a lemniscal thalamocorticalis pályákon (Huang és Winer, 2000; Lee és mtsai., 2004; Lee és Winer, 2008), az MGv-ben nem számoltak be egyértelműen több, eltérő tonotópiájú kompartmentumokról. Itt meg kell jegyeznünk, hogy az egér MGv-ben a topográfia jelenleg nem azonosítható a tonotópiával. Míg az AC-ben a tonotópikus gradienseket részletesen tanulmányozták, az MGv-ben nem, és kevés tanulmány vizsgálta, hogy az MGv-ben és az AC-ben azonos frekvenciasávok topológiailag kapcsolódnak-e egymáshoz (bár egy macskákon végzett tanulmány ezt megerősítette (Lee et al., 2004)). Ezeket az eredményeket a közelmúltban egereken, a nyomkövetés és az elektrofiziológia kombinációjával megkérdőjelezték, és megerősítették, hogy az MGv és az AC két tonotopikus gradiens topológiai vetületeken keresztül kapcsolódik egymáshoz (Hackett et al., 2011). A szerzők egyértelműen kimutatták, hogy a tonotópia legalább egy agykérgi régióban és a megfelelő MGv rekeszben lévő tonotópia topológiai módon kapcsolódik egymáshoz. Ezenkívül adataik a CF közép-közép-magas-mély-mély eloszlását mutatták a középső MGv-ben a lateromedialis tengelyen, ami összhangban van a nyomkövetési kísérletek által javasolt elrendezéssel (Horie et al., 2013; Takemoto et al., 2014), bár ezt a vizsgálatot azzal a feltételezéssel végezték, hogy az MGv tonotópiája monoton lesz. Most, hogy a rostrális rekeszről kiderült, hogy a DM-re vetül (Tsukano et al., 2015), legalább három párhuzamos topológiai kapcsolatot tártak fel az MGv és az AC között, valamint egy topológiai kapcsolatot az MGv és az IAF között egerekben (2. ábra). Ezért a jövőbeni fiziológiai vizsgálatok szükségesek annak megerősítésére, hogy az MGv-ben az összes topográfiai szerveződés, amely az agykérgi frekvencia gradiensekkel kapcsolatos, összhangban van az MGv neuronok CF-eloszlásának “alacsonyról a magasra” gradiensével.

2. ábra

2. ábra. Az átalakított thalamocorticalis hallási pálya egerekben. (A) A thalamocorticalis hallási pálya sematikus rajza. Az AC a medialis genikuláris test (MGv) ventrális részéből kap thalamikus bemeneteket. (B) Az MGv belsejében feltárt több rekesz. A dorsomedialis mezőre (DM) vetülő neuronok a rostrális rekeszben (piros; Tsukano et al., 2015) lokalizálódnak. Az elsődleges hallókéregbe (A1) vetülő neuronok a középső MGv laterális rekeszében lokalizálódnak (zöld; Horie et al., 2013; Takemoto et al., 2014). Az elülső hallási mezőre (AAF) vetítő neuronok a középső MGv mediális rekeszében lokalizálódnak (kék; Horie et al., 2013; Takemoto et al., 2014). Az insularis hallási mezőre (IAF) vetítő neuronok a középső MGv inferomedialis rekeszében lokalizálódnak (sárga; Takemoto et al., 2014). Mindegyik rekesz topológiai vetületeket ad a kérgi célpontjához. Ezenkívül az egér MGv caudális fele jelenleg nem jellemezhető (Tsukano et al., 2015); ezért nagyon valószínű, hogy a másodlagos hallási mezőre (A2), az AC egy fennmaradó tonotopikus régiójára vetítő neuronok a caudális MGv rekeszben lokalizálódnak, ahogy azt Ohga et al. (2015) javasolta. (C) A thalamocorticalis hallási pálya új modellje, amely több párhuzamos áramlásból áll. A jövőbeni vizsgálatok szükségesek annak meghatározására, hogy az inferior colliculus központi magja (ICc) is több, eltérő frekvenciaszerveződésű rekeszből áll-e, vagy a tonotópia eltérése az ICc-től az MGv felé történik. Továbbá az sem világos, hogy a caudalis rekesz az MGv-ben topográfiailag elrendeződik-e. Comp, compartment.

Az ilyen makroszkopikus szerkezeten alapuló párhuzamos pályák jelenléte a lemniszkális pályán erősen jelzi, hogy az agykérgi többszörös tonotópia több topológiai thalamocorticalis bemenet által jöhet létre (2. ábra). Megjegyzendő, hogy az agykéregben a tonotópia kortikokortikális és thalamokortikális kialakulása nem zárja ki egymást. Az uralkodó felfogásban, amely szerint a hallási információ az A1-ből kiinduló intrakortikális hierarchikus áramláson keresztül kerül továbbításra, a többszörös tonotópos szerveződést úgy tekintik, hogy az A1 tonotópiáját tükrözi: ez kétségtelenül azért van így, mert az agykérgi tonotópia izofrekvencia-sávjai kapcsolatban állnak egymással (Schreiner és Winer, 2007; Lee és Winer, 2008). Ezzel szemben az MGv rekeszek topológiai projekciókat küldenek a hallókéreg 3b/4-es rétegei felé a hallókéreg alrégióiban. Ott a thalamocorticalis és corticocorticalis bemenetek a thalamorecipiens neuronok dendritfáin konvergálhatnak (Richardson és mtsai., 2009). A 3b/4-es rétegek tonotopikus szerveződése tovább közvetül a 2/3-as rétegbe, nagyrészt megtartva az eredeti formát (Guo és mtsai., 2012), bár a mikroskála komplexitása növekszik (Bandyopadhyay és mtsai., 2010; Rothschild és mtsai., 2010; Winkowski és Kanold, 2013). Összességében az optikai képalkotással megfigyelt hallási kérgi térképek a thalamocorticalis és corticocorticalis képződmények integrációjának eredményeként jönnek létre.

Fontos, hogy a lemniscalis párhuzamos pályák jelenléte arra a lehetőségre utal, hogy az A1-től eltérő agykérgi régiókba közvetlenül az MGv-ből különálló hallási információ jut el. Az uralkodó elképzelés szerint a hallási információ először a magterületekre jut, majd onnan továbbítódik a magasabb rendű hallási mezőkbe (Kaas és Hackett, 2000). Azonban még a DA is, amelyet magasabb rendű régiónak tartanak, mivel nincs tonotópiája, sűrű projekciókat kap közvetlenül az MGv-ből (Hofstetter és Ehret, 1992; Honma et al., 2013; Tsukano et al., 2013b, 2015), bár a projekciós neuronok pontos helyét még nem elemezték kvantitatívan. Az MGv-nek rendelkeznie kell egy kapufunkcióval, amely eldönti, hogy milyen hanginformációt küld az egyes agykérgi célpontokhoz. Jól ismert, hogy az érzékelő talamusz szoros kapcsolatban áll a talamusz retikuláris magjával (TRN), amely GABAerg neuronokkal van elfoglalva, és részt vesz a felszálló hallási bemenetek kapukontrolljában (Cotillon-Williams et al., 2008; Kimura et al., 2009). Egyre valószínűbbé vált, hogy az MGv nemcsak átjátszó pontként, hanem a hallási információk szelekciós szűrőjeként is működik (Blundon és Zakharenko, 2013).

A makroszkopikus szerkezeten alapuló thalamocorticalis párhuzamos útvonal mindenütt jelen lehet a rágcsálók szenzoros rendszereiben. Arról számoltak be, hogy a patkányok hallórendszere párhuzamos thalamocorticalis pályákkal rendelkezik. A patkány AC az egérhez hasonlóan több tonotopikus régiót tartalmaz (Kalatsky et al., 2005; Polley et al., 2007), és ezeknek a tonotopikus régióknak a talamikus eredete: A1 és az AC ventrális része, rostrocaudálisan különböznek az MGv-ben (Storace et al., 2011, 2012; Shiramatsu et al., 2016). Így a talamikus eredetek és az agykérgi célpontok közötti térbeli kapcsolatok hasonlóak az egerek és a patkányok között. Ráadásul régebbi nyomkövetési kísérletek párhuzamos hallási thalamocorticalis pályák létezésére utaltak egy másik rágcsálófajban, a tengerimalacban (Redies et al., 1989). Az egér VC-ben optikai képalkotás segítségével részletes magasabb rendű régiókat tártak fel (Tohmi et al., 2009, 2014; Andermann et al., 2011; Marshel et al., 2011), és ezek talamikus eredete a vizuális talamusztól eltérő volt, ami párhuzamos áramlatok jelenlétére utal a magasabb rendű vizuális rendszerben (Tohmi et al., 2014). A jövőbeni fiziológiai vizsgálatoknak meg kell vizsgálniuk, hogy az érzékszervi információk mely aspektusait táplálják a thalamuson keresztül az agykérgi alrégiókba, és meg kell vizsgálniuk, hogy a párhuzamos talamikus afferensek hogyan működnek együtt a kortikokortikális hierarchikus feldolgozással.

A lemniszkuláris tektothalamikus projekciók eredete az MGv-be az ICc. Mint fentebb említettük, az ICc-t monoton, egyetlen struktúrának tekintik (2. ábra). Az ICc azonban több, eltérő tonotópiájú rekeszből is állhat, amelyek mindegyike projekciókat küld az MGv egy rekeszébe. Máskülönben az ICc-ben a tonotópia lehet egységes, de a tonotópia az MGv-be való továbbításkor szétválik, így egyetlen neuron az MGv több kompartmentje felé vetületi ágakat hoz létre. Fontos tudni, hogy a hangjellemzők útvonalak szerinti gating vagy szelekciója szempontjából melyik lemniszkális magban történik tonotópiai divergencia. Legalábbis el kell ismernünk, hogy a hallás komplexebb pályákon keresztül valósul meg, mint korábban gondoltuk.”

Következtetések

Egerekben fokozatosan feltárták az AC részletes térképét és a párhuzamos talamocortikális projekciók új sémáját az MGv-ből és az AC-ből, ami ahhoz az elképzeléshez vezetett, hogy az agykérgi multiplex tonotópia “több magot” jelent a rágcsálókban (Storace et al., 2012). Egy új elméletre vagy modellre lesz szükség ahhoz, hogy a többszörös párhuzamos perifériás bemeneteket a többszörös agykérgi régiókba a meglévő emlős kortikokortikális hierarchikus feldolgozással kombináljuk (Felleman és Van Essen, 1991; Kaas és Hackett, 2000). Mivel a tonotópia jelenlétének funkcionális jelentősége ma ellentmondásos (Hackett et al., 2011; Aschauer és Rumpel, 2014), további vizsgálatokra van szükség annak meghatározására, hogy mind a halló thalamus, mind a kéreg miért igényel több kompartmentumot és régiót különálló tonotópiával. A funkcionális specializáció elmélete alapján az egyes hallókéreg-alrégiók és rekeszek különálló szerepet tölthetnek be egy-egy hangtényező feldolgozásában. Ezek a kérdések alapvető fontosságúak a jövőbeni központi hallórendszeri kutatások számára a működési mechanizmusok feltárása érdekében.

A szerzők hozzájárulása

HTsukano, MH, SO, KT és YK kísérleteket végzett és alapvető ismereteket szerzett ennek az áttekintésnek a megírásához. RH és HTakebayashi kritikus ötletet és megjegyzéseket adott ehhez a munkához. HTsukano finanszírozást szerzett ehhez a munkához. HTsukano írta a kéziratot, HTsukano és KS pedig átdolgozta azt. Minden szerző jóváhagyta a kézirat közzétételét.

Finanszírozás

Ezt a munkát a Japan Society for the Promotion of Science (JSPS) KAKENHI Grant No. 26830008 (HTsukano számára), az Ichiro Kanehara Alapítvány 15KI149 számú, az orvosi tudomány és az orvosi ellátás előmozdítására irányuló támogatása (HTsukano számára), valamint az Alapvető tudományos kutatási projektek támogatása (HTsukano számára) támogatta. 140254 a Sumitomo Alapítványtól (a HTsukano számára).

Kérdések összeférhetetlenségi nyilatkozata

A szerzők kijelentik, hogy a kutatást olyan kereskedelmi vagy pénzügyi kapcsolatok hiányában végezték, amelyek potenciális összeférhetetlenségként értelmezhetők.

Köszönet

Köszönjük S. Maruyamának a szövettani kísérletekben nyújtott technikai segítséget, valamint A. Matsushimának és M. M. Isogai-nak az állatok tenyésztéséért és fenntartásáért.

Rövidítések

AAF, anterior hallómező; AC, hallókéreg; A1, elsődleges hallómező; A2, másodlagos hallómező; CF, jellemző frekvencia; DA, dorsoanterior mező; DM, dorsomedialis mező; DP, dorsoposterior mező; FFI, flavoprotein fluorescence imaging; IAF, insularis auditív mező; IC, inferior colliculus; ICc, az inferior colliculus központi magja; MGB, medialis geniculáris test; MGv, a medialis geniculáris test ventrális része; TRN, thalamicus retikuláris mag; UF, ultrahangmező.

Lábjegyzetek

^ Ma a legjobb frekvenciát (BF) a hallórendszerben általában úgy határozzák meg, mint azt a frekvenciát, amelyre egy neuron a legérzékenyebb azzal a feltétellel, hogy a hangintenzitás állandó. Bár cikkükben a BF kifejezést használták, pontosan jellemző frekvenciának (CF) tekinthető.

Andermann, M. L., Kerlin, A. M., Roumis, D. K., Glickfeld, L. L., and Reid, R. C. (2011). Az egér magasabb vizuális agykérgi területeinek funkcionális specializációja. Neuron 72, 1025-1039. doi: 10.1016/j.neuron.2011.11.013