脳が予想外の音を的確に見つける仕組み -統合失調症に関連する聴覚回路障害の発見-

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2026-08-19 理化学研究所,東京大学,兵庫県立大学,生命創成探究センター,生理学研究所

理化学研究所、東京大学、兵庫県立大学などの共同研究グループは、脳が予想外の音を検出する神経回路をマウスの大脳皮質聴覚野で特定し、統合失調症モデルではこの回路が障害されることを明らかにした。二光子顕微鏡によるカルシウムイメージングなどから、高次聴覚野の浅層にある神経細胞が近接したクラスターを形成し、同期して活動することで逸脱音を増幅し、予測と実際の音の違いを示す「誤差信号」を生み出すことを確認した。統合失調症モデルマウスでは、この細胞集団の数やクラスター化、活動の同期性が低下し、Baz1a陽性細胞も減少していた。本成果は、予測符号化に基づく聴覚情報処理の仕組みを示すとともに、統合失調症のミスマッチ陰性電位低下や幻聴などの病態理解、バイオマーカー開発や疾患層別化への応用が期待される。

脳が予想外の音を的確に見つける仕組み -統合失調症に関連する聴覚回路障害の発見-
本研究の概要

<関連情報>

上層皮質の局所的に集積したニューロンの強い結合が、統合失調症に関連する聴覚異常検出の根底にある Strong connections of locally clustered neurons in the upper-layer cortex underlie schizophrenia-related auditory deviance detection

Shunsuke Mizutani, Yasuhiro Go, Atsu Aiba, Kiyoto Kasai, and Shigeo Okabe
Science Advances  Published:14 Aug 2026
DOI:https://doi.org/10.1126/sciadv.aeb4666

Abstract

The detection of unexpected sounds, or auditory deviance detection, is thought to be achieved by comparing prediction signals and sensory inputs in the auditory cortex. This process is markedly impaired in patients with schizophrenia. However, the local circuit properties underlying deviance detection, together with their dysfunction in schizophrenia-related conditions, remain poorly understood. We used two-photon calcium imaging to monitor the population activity of cortical neurons during auditory deviance detection. The deviance-detecting component was predominant in layer 2/3 neurons of the higher-order auditory cortex. The deviance-detecting cells were spatially clustered, exhibited robust synchronization, and constitutively expressed immediate-early genes. In the Del(1.5 megabase)/+ mouse model of 22q11.2 deletion syndrome, a model of schizophrenia, deviance-detecting activity in the upper-layer network was disrupted, accompanied by dysregulated gene expression and selective loss of dendritic spines in immediate-early gene–positive neurons. Our findings support the hypothesis that ensemble activation of this neuronal subpopulation amplifies unexpected inputs, driving error signals that propagate to higher-order cortical areas.

医療・健康
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