Sensitive period for sensorimotor learning: behavioral neurophysiology of bird song acquisition

• Project/Area Number: 23K21848
• Project/Area Number (Other): 21H03781 (2021-2023)
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Multi-year Fund (2024); Single-year Grants (2021-2023)
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 90030:Cognitive science-related
• Research Institution: National Institute of Advanced Industrial Science and Technology (2023-2024); The University of Tokyo (2021-2022)
• Principal Investigator: 橘 亮輔 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 情報・人間工学領域, 主任研究員 (50610929)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 森 千紘 帝京大学, 薬学部, 助教 (00772253) ; 柳原 真 帝京大学, 先端総合研究機構, 講師 (60392156) ; 戸張 靖子 麻布大学, 獣医学部, 准教授 (90453919)
• Project Period (FY): 2021-04-01 – 2025-03-31
• Project Status: Declined (Fiscal Year 2024)
• Budget Amount: ¥17,030,000 (Direct Cost: ¥13,100,000、Indirect Cost: ¥3,930,000); Fiscal Year 2024: ¥1,820,000 (Direct Cost: ¥1,400,000、Indirect Cost: ¥420,000); Fiscal Year 2023: ¥3,640,000 (Direct Cost: ¥2,800,000、Indirect Cost: ¥840,000); Fiscal Year 2022: ¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000); Fiscal Year 2021: ¥6,890,000 (Direct Cost: ¥5,300,000、Indirect Cost: ¥1,590,000)
• Keywords: 発声学習 / 敏感期 / 可塑性 / 感覚運動学習

Outline of Research at the Start

可塑性が著しい時期を敏感期という。感覚フィードバックに基づき運動を修正する「感覚運動学習」の敏感期を制御するメカニズム解明を目指し、鳴禽類の歌学習をモデルとした神経生理学的研究をおこなう。鳴禽の歌の感覚運動学習に伴う行動可塑性は、若い鳥では著しく高く、成鳥になると大幅に減少する。このことは発達にともなって感覚運動学習の敏感期が終了することを示している。本研究は、この行動可塑性に対応する神経回路変化の実体と、敏感期の終了を制御する生理化学因子を明らかにすることを目的とする。

Outline of Annual Research Achievements

本課題は、感覚フィードバックに基づき運動を修正する「感覚運動学習」の敏感期を制御するメカニズム解明を目指し、鳴禽類の歌学習をモデルとしてた神経生理学的研究をおこなっている。鳴禽の歌の感覚運動学習に伴う行動可塑性は、若い鳥では著しく高く、成鳥になると大幅に減少する。このことは発達にともなって感覚運動学習の敏感期が終了することを示している。この行動可塑性に対応する神経回路変化の実体と、敏感期の終了を制御する生理化学因子を明らかにすることを目的としている。
鳴禽の歌学習は歌を聴いて記銘する感覚学習と、練習して上手くなる感覚運動学習がある。前年度までに構築した行動実験手法では、前者の終了後かつ後者が本格的になる直前の日齢で、騒音が常時提示されるケージに幼鳥を置き、聴覚フィードバックがマスクされた状況で1~2か月過ごさせるというものである。これにより感覚運動学習を経験できないことが、敏感期にどのように影響するかを調べている。前年度までに確立した血中ホルモン濃度計測により、計画の半数までデータが得られつつある。現在のところ、騒音提示終了後のテストステロン濃度の変化パターンが対照群と異なる可能性が明らかになりつつある。一方で、騒音群では対照群に比較して、騒音停止直後は歌シラブルが未分化であるものの、テストステロン濃度の差異が生じる時期に、シラブル分化が急速に進むようである。この両者の関係性を検証するために、詳細な音響分析を進めている。得られた成果について、日本音響学会聴覚研究会などで発表した。

Research Progress Status

令和5年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和5年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Relationship between parental care and vocalization in songbirds (2023)
  • Author(s): Ryosuke O. Tachibana
  • Journal Title: Japanese Journal of Animal Psychology Volume: 73 Issue: 2 Pages: 99-105
  • DOI: 10.2502/janip.73.2.8
  • ISSN: 0916-8419, 1880-9022
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Chronic exposure of female mice to selective serotonin reuptake inhibitors during lactation induces vocal behavior deficits in pre-weaned offspring (2023)
  • Author(s): Lan Ziguo、Tachibana Ryosuke O.、Kanno Kouta
  • Journal Title: Pharmacology Biochemistry and Behavior Volume: 230 Pages: 173606-173606
  • DOI: 10.1016/j.pbb.2023.173606
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Song-related brain auditory activity in Bengalese finches as examined by immediate early gene expressions: class FormattedString { value: Comparison of arousal states and the correlational analyses between brain regions } (2023)
  • Author(s): Iizuka Takafumi、Mori Chihiro、Okanoya Kazuo
  • Journal Title: Neuroscience Research Volume: 192 Pages: 56
  • DOI: 10.1016/j.neures.2023.01.014
  • URL: https://localhost/en/publications/25d3f41a-cf51-448a-99ed-b5c3d7ec7e70
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Neural correlates of vocal initiation in the VTA/SNc of juvenile male zebra finches (2021)
  • Author(s): Yanagihara Shin、Ikebuchi Maki、Mori Chihiro、Tachibana Ryosuke O.、Okanoya Kazuo
  • Journal Title: Scientific Reports Volume: 11 Issue: 1 Pages: 22388-22388
  • DOI: 10.1038/s41598-021-01955-3
  • URL: https://localhost/en/publications/7827123a-b9fd-4646-b9bb-c7fbe162448e
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Presentation] 騒音暴露による聴覚フィードバック阻害がさえずり発達に与える影響 (2023)
  • Author(s): 橘 亮輔, 森 千紘, 柳原 真, 戸張 靖子
  • Organizer: 日本音響学会聴覚研究会
• [Presentation] 社会的相互作用にもとづく小鳥の発声学習を支える神経メカニズム (2023)
  • Author(s): 柳原真、池渕万季、森千紘、橘亮輔、岡ノ谷一夫
  • Organizer: 第94回日本動物学会（山形）「動物学会シンポジウム：動物の社会性行動とその発達のしくみを探る」
• [Presentation] Role of dopamine in the social enhancement of vocal learning in zebra finches. (2023)
  • Author(s): Maki Ikebuchi, Chihiro Mori, Ryosuke O. Tachibana, Kazuo Okanoya
  • Organizer: IBAC2023 The XXVIII International Bioacoustics Congress
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] さえずりの発達過程：騒音暴露による学習阻害からの回復 (2023)
  • Author(s): 橘 亮輔, 森 千紘, 柳原 真, 安部 志織, 川田 ゆい, 堀田 音, 戸張 靖子
  • Organizer: 日本音響学会聴覚研究会
• [Presentation] さえずり学習の数理モデル：雑音回避実験を対象として (2022)
  • Author(s): 橘亮輔
  • Organizer: 日本音響学会聴覚研究会
• [Presentation] Neural representation of vocal initiation in the zebra finch VTA/SNc (2021)
  • Author(s): Shin Yanagihara, Maki Ikebuchi, Chihiro Mori, Ryosuke O. Tachibana, and Kazuo Okanoya
  • Organizer: 第44回日本神経科学大会
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 小鳥の歌発声制御と音声コミュニケーションの発達 (2021)
  • Author(s): 橘亮輔
  • Organizer: 日本赤ちゃん学会 第21回学術集会 シンポジウム