2020 Fiscal Year Research-status Report
鳴禽類における親子間の相互作用が発声学習を促進する神経メカニズム
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20K06907
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
柳原 真 東京大学, 大学院総合文化研究科, 特任助教 (60392156)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | ドーパミン / VTA / SNc / 歌学習 / 鳴禽類 / 社会的相互作用 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
従来、親子間の相互作用は小鳥の歌学習を促進することが知られているが、その神経基盤は不明である。本研究では、親鳥との相互作用が幼鳥の脳にどのような影響を及ぼすことで歌学習を促進するのか、その神経メカニズムを明らかにすることを目的とする。このため中脳のVTA/SNcに着目し、自由行動中のキンカチョウ幼鳥が歌を聴き憶える際や歌を発声する際の神経活動計測をおこなった。特に、歌の学習に効果的な親鳥との対面条件で歌を聴く場合とスピーカーを通して歌を聴く条件で神経活動の比較をおこなった。その結果、中脳VTA/SNcニューロンは対面場面で歌を聴く際に、より顕著な興奮性応答を示すことが明らかになった。このことから、対面場面で親鳥から歌を聴くことによってドーパミン神経の活動が亢進し、歌の学習が促進されることが示唆された。最近のげっ歯類における研究から、ドーパミン神経は動物の睡眠・覚醒レベルの制御にも関わることが示されている。学習時にドーパミン神経の活動が亢進することで覚醒レベルが高まり、その時入ってきた聴覚刺激に対して聴覚野ニューロンがより強く応答することで聴覚記憶の形成につながる可能性がある。そこで、実際にドーパミン神経が覚醒レベルの違いに応じて神経活動を変化させるか否かを明らかにするために、睡眠中と覚醒中の神経活動を比較した。その結果、VTA/SNcニューロンは睡眠時には一貫して非常に低い活動レベルを維持したが、鳥が覚醒すると自発発火のレベルが高まることが明らかになった。このことから、鳥類における中脳ドーパミン神経は覚醒レベルの制御を通して学習に関わることが示唆された。今年度はこの結果をFrontiers in Neuroscience誌に発表した。
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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
当初の計画通り、中脳VTA/SNcニューロンが歌学習における対面場面でより顕著な神経応答を示すことを明らかにした。さらに、睡眠・覚醒とドーパミン神経の関わりについて新たに神経活動の解析をおこなった結果、覚醒レベルの制御にドーパミン神経が関わることが明らかになった。これは、鳥類における中脳ドーパミン神経が睡眠・覚醒制御に関わることを示したはじめての知見であり、鳥と哺乳類の中脳ドーパミン神経の機能が進化的に保存されていることを示唆する。
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| Strategy for Future Research Activity |
引き続き当初の研究計画に沿って、歌学習における社会的相互作用とドーパミン神経の関係について行動・薬理・電気生理・組織実験を組み合わせて検討する。VTA/SNcニューロンの神経活動の解析については前年度までに十分な進展があったので、歌の聴覚記憶形成に関わる聴覚野とドーパミンの関係について神経生理・行動の側面から検討する。
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| Causes of Carryover |
当該年度における研究において当初の予定よりも使用額を低く抑えることができた。従って、次年度において計画している生理実験遂行のために使用する予定である。
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