2021 Fiscal Year Annual Research Report
ハエ歌識別学習を用いた臨界期可塑性の機構解明への挑戦
Publicly Offered Research
| Project Area | Inducing lifelong plasticity (iPlasticity) by brain rejuvenation: elucidation and manipulation of critical period mechanisms |
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| Project/Area Number |
21H05689
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| Research Institution | Nagoya University |
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Principal Investigator |
上川内 あづさ 名古屋大学, 理学研究科, 教授 (00525264)
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| Project Period (FY) |
2021-09-10 – 2023-03-31
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| Keywords | ショウジョウバエ / 歌識別学習 / 求愛歌 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
幼児は周囲の会話を聞くことで、その言語固有の特徴音を識別する能力が発達する。これら音声認識学習は「臨界期」と呼ばれる特定の時期に顕著であり、成熟後は、学習を担う神経回路の可塑性は低下する。しかし近年、成熟動物で臨界期を再開できる可能性が示されてきた。これは、臨界期での可塑性を担う神経機構が、臨界期の人為的な再開誘導の標的になりうることを意味しているが、それら機構の理解はいまだに限定的である。
近年我々は、音声認識学習のメカニズム研究を進めるモデルとして、キイロショウジョウバエ（Drosophila melanogaster）の歌識別学習パラダイムを確立した。ショウジョウバエは「求愛歌」と呼ばれる種に固有な羽音を用いて求愛する。この求愛歌は近縁種間で異なるリズムを持ち、異種間交配を避ける一要因となる。本研究では、このキイロショウジョウバエモデルを用いて、歌識別学習の神経回路機構の解明を目指す。
当該年度では、キイロショウジョウバエの脳における主要な神経修飾物質であるドーパミンとセロトニンに着目した。まずは受容体側から神経機構に迫るため、４種類のドーパミン受容体（Dop1R1, Dop1R2, Dop2R, DopEcR）、５種類のセロトニン受容体（5-HT1A, 5-HT1B, 5-HT2A, 5-HT2B, 5-HT7）の発現をRNAi法で個別に抑制し、歌識別学習への影響を定量評価する、という実験系を構築した。解析した受容体遺伝子の中で、少なくとも１種類の遺伝子が、発現抑制により歌識別学習が変化する、という結果がこれまでに得られている。
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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
本研究の目的は、ハエの歌識別学習におけるドーパミンやセロトニンの関与を調査することで、歌識別学習を担う神経回路機構を解明することである。当該年度は４種類のドーパミン受容体（Dop1R1, Dop1R2, Dop2R, DopEcR）、５種類のセロトニン受容体（5-HT1A, 5-HT1B, 5-HT2A, 5-HT2B, 5-HT7）の発現をRNAi法で個別に抑制し、歌識別学習への影響を定量評価する、という実験系を構築した。これまでに解析した受容体遺伝子の中で、少なくとも１種類の遺伝子が、発現抑制により歌識別学習が変化する、という結果が得られており、概ね順調に進展していると評価できる。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後はさらに、ドーパミンやセロトニンの受容体のうち、歌識別学習に関与する遺伝子の絞り込みを進める。これまでに同定した１種類については、発現するニューロンの同定及び機能解析を行うことで、歌識別学習をどのように制御するのか、そのメカニズムを追求する。
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