Transdisciplinary studies on the neural basis of cognitive development of imprinting

2022 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 19KK0211
• Research Category: Fund for the Promotion of Joint International Research (Fostering Joint International Research (B))
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Medium-sized Section 51:Brain sciences and related fields
• Research Institution: Hokkaido University
• Principal Investigator: Matsushima Toshiya 北海道大学, 理学研究院, 名誉教授 (40190459)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 藤田 俊之 帝京大学, 薬学部, 助教 (40718095) ; 本間 光一 帝京大学, 薬学部, 教授 (90251438)
• Project Period (FY): 2019-10-07 – 2023-03-31
• Keywords: 認知発達 / 神経回路発達 / 刷り込み / 自閉スペクトラム障害 / 精神疾病モデル動物 / 環境毒性 / ネオニコチノイド系殺虫剤

Outline of Final Research Achievements

Neonatal experiences play a critical role in cognitive development in many animals including primates. To unravel the underlying process at molecular, network and cognitive levels, we organized an international research team focusing on the filial imprinting of newly hatched chicks. The Trento Univ group revealed that chicks have innate predisposition to biological motion (BM). The Hokkaido Univ group showed that the BM preference is permissively induced via imprinting. The Teikyo Univ group found that the sensitive period of imprinting is determined by thyroid hormone. Synthesis of these studies lead us to conclude that excitation/inhibition balance around the perinatal period is critical for the formation of early visual preference.

Free Research Field

行動科学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究の結果、古典的な課題である鳥類のインプリンティングが、視知覚の発達一般と同じ過程を備えることが明らかになった。特に甲状腺ホルモンがGABA受容体を介した作用を増強し、かつ感受性期を延伸すること、さらに生物的運動に対する視知覚を強化することを見出した結果は重要である。他方、これら生得的な選好性が、孵化前（発生後期）のアセチルコリン受容体伝達の阻害によって損なわれること、特にネオニコチノイド系殺虫剤の受精卵への微量投与によって自閉症様の視知覚障害が生じることを見出した結果には大きな社会的意義がある。鳥類の認知発達をモデルとして発達障害の発症機構を解析することが可能となる。