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2018 Fiscal Year Research-status Report

Neurobehavioral study for a vocal communication disorder, stuttering, using songbirds

Research Project

Project/Area Number 17K19629
Research InstitutionHokkaido University

Principal Investigator

和多 和宏  北海道大学, 理学研究院, 准教授 (70451408)

Project Period (FY) 2017-06-30 – 2020-03-31
Keywords吃音 / 音声コミュニケーション障害 / 大脳基底核 / 発声学習 / 学習臨界期 / 発声パターン / 運動異常 / ソングバード
Outline of Annual Research Achievements

会話によるコミュニケーションは、人間として生きていく上で重要な行為である。しかし、思考したことを言葉として表出できない、会話が流暢にできないといった障害がある。発話コミュニケーション障害と呼ばれるものである。その一つに「吃音(どもり stuttering)」がある。しかし、現在吃音の発症原因は明らかにされておらず、治療方法も十分に整備されていない。発話コミュニケーション障害「吃音」の動物モデルを用いた吃音発症の神経メカニズムの解明を目標に研究を進めている。特に、神経回路・細胞・遺伝子レベルで、吃音発症の原因解明を目指し、発声学習時の大脳基底核ループ経路から発声運動制御経路への出力異常にあるとする『大脳基底核ループ出力異常』仮説を実験的に検証すべく、音声発声学習能をもつ鳴禽類ソングバードを実験動物モデルとして用いて、以下の研究を進めている。
(1)GABAergic神経細胞特異的プロモーターによるアデノ随伴ウイルス(AAV)発現系とCre-Flexシステムによる細胞死人為的誘導技術を用いた研究を進めた。介在ニューロン特異的な細胞死を成鳥の歌神経核Area Xで起こし、その後、音素配列の異常繰り返しが起こることを見出した。pan-cell typeプロモーターのCMVプロモーターを用いた実験を施行しても、同様の結果を得れない。これらのことから、大脳基底核内の抑制性神経細胞の減少が発声運動パターンの異常繰り返しを誘導することが示唆される。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

1: Research has progressed more than it was originally planned.

Reason

当初計画していたよりも重篤な行動異常を示す実験系を確立しつつあるため。

Strategy for Future Research Activity

以下の2点の研究を進めていく予定にしている。
(1)GABA、及びドーパミン 受容体阻害剤投与による音声配列繰り返しが誘導されるかを検証する。
(2)発声学習臨界期前の幼若個体に介在ニューロン特異的な細胞死を誘導し、その後の発声学習発達への影響を検証する。

  • Research Products

    (10 results)

All 2019 2018 Other

All Int'l Joint Research (2 results) Journal Article (4 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results,  Peer Reviewed: 4 results,  Open Access: 2 results) Presentation (4 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results,  Invited: 2 results)

  • [Int'l Joint Research] King Abdullah University(サウジアラビア)

    • Country Name
      SAUDI ARABIA
    • Counterpart Institution
      King Abdullah University
  • [Int'l Joint Research] Colgate University(米国)

    • Country Name
      U.S.A.
    • Counterpart Institution
      Colgate University
  • [Journal Article] Vocal practice regulates singing activity-dependent genes underlying age-independent vocal learning in songbirds2018

    • Author(s)
      Hayase Shin、Wang Hongdi、Ohgushi Eri、Kobayashi Masahiko、Mori Chihiro、Horita Haruhito、Mineta Katsuhiko、Liu Wan-chun、Wada Kazuhiro
    • Journal Title

      PLOS Biology

      Volume: 16 Pages: e2006537

    • DOI

      doi: 10.1371/journal.pbio.2006537

    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Inter- and intra-specific differences in muscarinic acetylcholine receptor expression in the neural pathways for vocal learning in songbirds2018

    • Author(s)
      Asogwa Norman C.、Mori Chihiro、Sanchez-Valpuesta Miguel、Hayase Shin、Wada Kazuhiro
    • Journal Title

      Journal of Comparative Neurology

      Volume: 526 Pages: 2856~2869

    • DOI

      doi: 10.1002/cne.24532

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Singing activity-driven Arc expression associated with vocal acoustic plasticity in juvenile songbird2018

    • Author(s)
      Hayase Shin、Wada Kazuhiro
    • Journal Title

      European Journal of Neuroscience

      Volume: 48 Pages: 1728~1742

    • DOI

      doi: 10.1111/ejn.14057

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Recurrent development of song idiosyncrasy without auditory inputs in the canary, an open-ended vocal learner2018

    • Author(s)
      Mori Chihiro、Liu Wan-chun、Wada Kazuhiro
    • Journal Title

      Scientific Reports

      Volume: 8 Pages: 8732

    • DOI

      doi: 10.1038/s41598-018-27046-4

    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Presentation] 鳴禽類ソングバードにおける自発的発声学習行動によって駆動される脳内遺伝子発現動態と神経回路成熟2019

    • Author(s)
      和多和宏
    • Organizer
      日本解剖学会 第124回総会
    • Invited
  • [Presentation] Inter- and intra-specific differences of muscarinic acetylcholine receptor expression in the neural pathways for vocal learning in songbirds2018

    • Author(s)
      Chinwake N. Asogwa, Kazuhiro Wada
    • Organizer
      Japan Songbird Workshop 2018
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Regulatory divergence of gene transcription for species-specific song production in songbirds2018

    • Author(s)
      Hongdi Wang, Kazuhiro Wada
    • Organizer
      Japan Songbird Workshop 2018
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 鳴禽類ソングバードの歌学習個体差をつくる生得的学習バイアス2018

    • Author(s)
      和多和宏
    • Organizer
      日本進化学会 第20回大会
    • Invited

URL: 

Published: 2019-12-27  

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