2015 Fiscal Year Annual Research Report
ミラーニューロンの形成過程：トリの聴覚発声系をモデルとした学習・発達研究
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26240019
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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, 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(系)研究科(研究院), 准教授 (70451408)
池渕 万季 国立研究開発法人理化学研究所, その他部局等, 研究員 (20398994)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | ミラーニューロン / ジュウシマツ / エピジェネティックス / 投射ニューロン / 聴覚選択性 / 発声選択性 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
平成２７年度は、２つの課題に集中して研究を進めた。
まず、前年度に確立した逆行刺激法により覚醒時自由行動下および麻酔時における鳥類のミラーニューロンの挙動を計測することである。ミラーニューロンとされる細胞は、鳥類の高次発声制御中枢ＨＶＣから大脳基底核の一部であるＸ野に投射されることがわかっている。麻酔下においてジュウシマツの雄４個体で１１の単一ニューロンを同定し、その特性を調べた。これらの単一ニューロンはすべて、他のＨＶＣニューロンに比べて神経応答の持続時間が長く、自己のさえずりの歌の一部に応答した。次に、他のジュウシマツ雄４個体を用いて、上記方法でＨＶＣ－Ｘ野投射ニューロン（ＨＶＣＸ）であることが確認できた８ニューロンについて、自由行動下で歌をうたっているとき、自分の歌を聴いているときの神経応答を記録した。８つのうち４つは、歌の特定部位をうたう時と、同じ部位を聞くとき、どちらでも応答した。典型的なミラーニューロンと言える。他の４つのニューロンのうち２つは、歌の開始と終わりに応答を見せた。また、残りの２つは歌の複数の箇所で応答した。これらの結果から、覚醒時にはＨＶＣＸの約半分がミラーニューロンであることがわかった。
もうひとつの課題は、ＨＶＣＸを生化学的に同定することであった。ＨＶＣＸの神経活動を可視化するために、AAV発現系により、ＨＶＣＸ特異的にCa2+ sensing proteinであるGCaMPを発現させることに成功した。さらに、Cre組換酵素をＨＶＣＸ特異的に発現させることができた。昨年度に報告したゲノムDNA脱メチル化誘導能をもつTET1-触媒領域改変型タンパク質をこの方法によりＨＶＣＸに発現させることができ、今後の研究の進展が期待できる。
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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
ミラーニューロンの活動を自由行動下の個体で信頼性高く同定することが可能になり、睡眠時と覚醒時のミラーニューロンの刺激選択性が異なることを発見できた。昨年度開発した無線脳波記録と併せて、今後ミラーニューロンの性質をさらに詳細に解明できる。また、ＨＶＣ－Ｘ野投射ニューロンを分子生物学的な手法で標識することに成功した。これらの成果により、研究の進捗は順調であると言える。
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| Strategy for Future Research Activity |
ＨＶＣ－Ｘ野投射ニューロン（ＨＶＣＸ）が発達の過程でどのようにミラーニューロンとしての性質を得るようになるのか、分子生物学的な技術と、神経生理学的な技術を融合させ、同時に詳細な歌行動の変化過程を記録して、解明してゆくつもりである。歌の過程でエピジェネティクスがどう働きミラーニューロンを形成してゆくのか、世界初となる成果を出すことを目指す。
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