2018 Fiscal Year Annual Research Report
Birdsong reward system: the relationship between intrinsic and extrinsic motivations
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17H01015
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
岡ノ谷 一夫 東京大学, 大学院総合文化研究科, 教授 (30211121)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
和多 和宏 北海道大学, 理学研究院, 准教授 (70451408)
関 義正 愛知大学, 文学部, 教授 (50575123)
池渕 万季 国立研究開発法人理化学研究所, 脳神経科学研究センター, 研究員 (20398994)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 動機づけ / 腹側被蓋野 / 黒質 / 大脳基底核 / 発声 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
鳴禽類において動機づけが脳内でどのように生成され、自発的な発声行動につながるかを明らかにするために、中脳ドパミン神経系の神経活動計測を継続した。昨年度（平成29年度）に見出した発声に先行して一過的な活動変化を示す「発声の開始」に関わると考えられる細胞が再現性高く見られることを確認した。
鳴禽の発声は頭部や体の運動を伴うことから、この発声開始時に見られる一過的な活動が発声以外の運動にも関わる可能性がある。そこで、加速度センサーを頭部に搭載することで神経活動と頭部運動の同時計測をおこない、神経活動が発声時以外の頭部の動きにも相関するか否かを検討した。その結果、腹側被蓋野VTAと黒質SNには発声の有無によらず頭部を動かした際に活動を上昇させる一群の運動関連ニューロンが見つかった。これに対し、運動の開始時には神経活動の変化を示さないが、発声に数十ミリ秒先行して神経活動の上昇を示すニューロンも見出した。これらより、VTA/SNには頭部の動きに関わる細胞と発声開始に関わると考えられる細胞の両者が混在することが明らかになった。
鳴禽類の大脳基底核Area Xは中脳ドパミン神経系から密な投射を受けることから、基底核Area Xは、VTA/SNから発声開始信号を受け、自発的な発声行動の生成につながる可能性がある。そこで、内発的動機づけに基づいて「無志向歌」を発声する際のArea Xニューロンの神経活動を計測し、VTA/SNにおいて見られた発声関連活動と比較した。その結果、発声開始の数秒前から緩やかな発火頻度の上昇を示す一群のArea Xニューロンを見出した。このArea Xにおける発声関連活動はVTA/SNの発声関連活動と時間経過が顕著に異なり、数秒にわたって発火頻度の上昇を示すことから、発声に関わる内発的動機づけの緩やかな高まりに相関した活動と考えられる。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
VTA/SNの神経活動を発声開始に関連した活動と運動に相関した活動に分離できた。いっぽう、VTAとSNの間で明瞭な機能的差異は、現時点では見つかっていない。しかしながら、ドパミン神経の主な投射先である基底核Area Xにおける発声関連活動が、VTA/SNにおける活動と明瞭な違いを示すことを見出すことができた。
また、VTA/SNにおける神経活動に対するドパミン作動薬apomorphineの影響を検証した結果、ドパミン細胞と非ドパミン細胞を薬理学的に分離できることも確認した。
さらに、歌学習臨界期中のキンカチョウ若鳥の自発的な発声練習量が、運動学習臨界期前の感覚学習期における歌モデルを提示する時期によって変動することを見つけた。感覚学習期の早期に歌モデル提示を行うことで 7～10日に歌モデルを提示した場合よりも、運動学習期の日内の歌練習量が増え、歌学習が早く進む。感覚学習期の歌刺激提示タイミングにより、その後の運動学習期での学習進捗に影響を与えることを示唆する。
以上の成果から、本研究は順調に進展しているといえる。
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| Strategy for Future Research Activity |
本研究では、中脳ドパミン神経系と大脳基底核に着目し、主に電気生理学的手法により発声の内発的動機づけに関わる神経機構の一端を明らかにしつつある。
成鳥ではメス鳥の姿など外的強化により志向歌が誘起され、その仕組みは内発的動機づけに基づく発声とは異なると考えられる。この外発的動機づけに基づく発声制御に対して性行動や社会行動に関わる脳領域が関与する可能性も含めて引き続き検討することにより、歌行動における動機づけ機構の実体を解明をすることをめざす。
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Research Products
(11 results)
