嗅覚中枢（嗅球および梨状皮質）における内因性光信号のイメージング

Imaging of intrinsic signals in the olfactory cortex and bulb

　内因性光信号計測装置を用いて，異なるニオイ物質およびそれらの濃度変化によって，嗅球と前梨状皮質に引き起こされる内因性光信号応答を解析した。低濃度のニオイ刺激に対しては，嗅球ではニオイに特異的な糸球体応答が見られ，ニオイの差によって応答を示す糸球体の特定な部位を区別しうるようなニオイ局在性が認められるが，ニオイ濃度の増加に伴って応答を示す糸球体の数が増加した。そして，低濃度刺激で応答した糸球体は，濃度が増加しても必ず応答を示した。前梨状皮質ではニオイの差によって区別しうるようなニオイ局在性はなく，今回用いられたどのニオイにも空間的に重なり合う応答部位を示した。しかしながら，濃度による応答の差違が，初めて，明確に見出された。低濃度では前梨状皮質前方部に，高濃度では前方部に加えてさらに後方部に広がる応答パターンを示した。活性領域の面積と刺激濃度の関係は，ベキ関数で表されることがわかった。したがって，前梨状皮質ではニオイの濃度に関する情報は，前方部から後方部へ向かって広がっていく活性領域の大きさに符号化されていると推量された。また，ユニット記録の結果から，前梨状皮質前方部の錐体細胞は低い濃度閾値を持ち，後部領域の錐体細胞は高い濃度閾値を持つことがわかった。すなわち，前部領域から後部領域に向かう錐体細胞の濃度閾値勾配が明らかになった。前梨状皮質でのニオイ濃度の符号化は，前部から後部にかけて前梨状皮質へ投射する，求心性入力の空間的分布密度の差に基づいていると考えられる。

　By optical imaging of intrinsic signals, we showed one of possible codes for odor concentrations in two olfactory structures of the guinea-pig. Odor-specific domains appeared in the olfactory bulb and new glomerular units were recruited by increasing concentrations. Odor-induced cortical activation, which primarily originated in layerⅡ, appeared in a narrow band beneath the rhinal sulcus over the lateral olfactory tract, corresponding to the dorsal part of the anterior piriform cortex. Lower concentrations activated the rostral region of the band, whereas higher ones generated caudally spreading activation, and the site at which neural activation reached its maximum extent depended upon odor concentration. Furthermore, the total area activated increased in proportion to concentrations raised to a power of 0.5 to 0.8. Unit recordings indicated a rostro-caudal gradient in odor-sensitivity among cortical neurons. Our results suggest that the dorsal part of the anterior piriform cortex may be associated with odor concentration. Therefore, a rostro-caudal gradient in axonal projections from mitral/tufted cells and/or in association fibers may play an important role in odor-concentration coding in the olfactory cortex.

（Received：October 16, 2003）