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Transdisciplinary studies on the neural basis of cognitive development of imprinting

研究課題

研究課題/領域番号 19KK0211
研究種目

国際共同研究加速基金(国際共同研究強化(B))

配分区分基金
審査区分 中区分51:ブレインサイエンスおよびその関連分野
研究機関北海道大学

研究代表者

松島 俊也  北海道大学, 理学研究院, 名誉教授 (40190459)

研究分担者 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)
研究期間 (年度) 2019-10-07 – 2023-03-31
研究課題ステータス 完了 (2022年度)
配分額 *注記
18,330千円 (直接経費: 14,100千円、間接経費: 4,230千円)
2022年度: 7,020千円 (直接経費: 5,400千円、間接経費: 1,620千円)
2021年度: 5,980千円 (直接経費: 4,600千円、間接経費: 1,380千円)
2020年度: 4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2019年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
キーワード認知発達 / 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 / 催奇毒性 / レジリエンス / 神経回路 / 自閉症スペクトル障害 / 自閉症 / バルプロ酸 / 遺伝子発現
研究開始時の研究の概要

出生直後の経験は心の発達に決定的な役割を果たす。心理学者Harlowはアカゲザルの乳児で重要な発見をした。(A)乳児は愛着を寄せるべき対象を、生まれながらに知っている事。(B)愛着対象との相互作用を阻害されると深刻な発達障害をもたらす事。(C)にもかかわらず発達にはレジリエンスがあり、最小限でも適切な相互作用があれば回復できる事。本研究に加わる日伊の研究者は、刷り込みという雛の行動発達も、アカゲザルと同じ性格が備わっていることを見出してきた。本研究ではそれぞれの強みを持ち寄ってさらに研究を推進し、認知・神経回路・分子機構にまたがる集学的研究によって認知発達のレジリエンスの基盤を明らかにする。

研究成果の概要

出生直後の経験が認知発達に決定的な役割を果たすことは、霊長類を含む多くの動物で報告されてきた。この過程を分子・回路・認知のレベルに渉って理解するため、孵化直後の刷り込み(インプリンティング)を対象とする国際研究チームを組織した。雛が生まれながらに生物的運動(biological motion、BM)への選好性を備える事(トレント大)、BM選好性が刷り込み学習に伴って許容的に誘導される事(北大)、刷り込み学習の感受性期が甲状腺ホルモンの作用によって決定される事(帝京大)、等の知見を総合した。その結果、孵化前後(周生期)の興奮抑制バランスが、視覚選好性の初期形成において決定的であることを見出した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

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。

報告書

(5件)
  • 2022 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2021 実施状況報告書
  • 2020 実施状況報告書
  • 2019 実施状況報告書
  • 研究成果

    (44件)

すべて 2023 2022 2021 2020 2019 その他

すべて 国際共同研究 (5件) 雑誌論文 (14件) (うち国際共著 5件、 査読あり 14件、 オープンアクセス 11件) 学会発表 (18件) (うち国際学会 3件、 招待講演 3件) 図書 (1件) 備考 (6件)

  • [国際共同研究] トレント大学(イタリア)

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [国際共同研究] University of Trento(イタリア)

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [国際共同研究] Ruhr University of Bochum(ドイツ)

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [国際共同研究] University of Trento/Center for Mind/Brain Sciences/Laboratory for Comparative Cognition(イタリア)

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [国際共同研究] University of Trento/Center for Mind/Brain Sciences(イタリア)

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [雑誌論文] Temporal hampering of thyroid hormone synthesis just before hatching impeded the filial imprinting in domestic chicks2023

    • 著者名/発表者名
      Shouta Serizawa, Naoya Aoki, Chihiro Mori, Toshiyuki Fujita, Shinji Yamaguchi, Toshiya Matsushima, Koichi J Homma
    • 雑誌名

      Frontiers in Physiology

      巻: 14 ページ: 1084816-1084816

    • DOI

      10.3389/fphys.2023.1084816

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Gene expression profiles of the muscarinic acetylcholine receptors in brain regions relating to filial imprinting of newly-hatched domestic chicks2022

    • 著者名/発表者名
      Mori Chihiro、Aoki Naoya、Fujita Toshiyuki、Yamaguchi Shinji、Matsushima Toshiya、Homma Koichi J.
    • 雑誌名

      Behavioural Brain Research

      巻: 420 ページ: 113708-113708

    • DOI

      10.1016/j.bbr.2021.113708

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書 2021 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Imprintability of Newly Hatched Domestic Chicks on an Artificial Object: A Novel High Time-Resolution Apparatus Based on a Running Disc2022

    • 著者名/発表者名
      Aoki Naoya、Mori Chihiro、Fujita Toshiyuki、Serizawa Shouta、Yamaguchi Shinji、Matsushima Toshiya、Homma Koichi J.
    • 雑誌名

      Frontiers in Physiology

      巻: 13 ページ: 881947-881947

    • DOI

      10.3389/fphys.2022.822638

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書 2021 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Chick Hippocampal Formation Displays Subdivision- and Layer-Selective Expression Patterns of Serotonin Receptor Subfamily Genes2022

    • 著者名/発表者名
      Fujita Toshiyuki、Aoki Naoya、Mori Chihiro、Fujita Eiko、Matsushima Toshiya、Homma Koichi J.、Yamaguchi Shinji
    • 雑誌名

      Frontiers in Physiology

      巻: 13 ページ: 882633-882633

    • DOI

      10.3389/fphys.2022.882633

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書 2021 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Serotonergic Neurons in the Chick Brainstem Express Various Serotonin Receptor Subfamily Genes2022

    • 著者名/発表者名
      Fujita Toshiyuki、Aoki Naoya、Mori Chihiro、Fujita Eiko、Matsushima Toshiya、Homma Koichi J.、Yamaguchi Shinji
    • 雑誌名

      Frontiers in Physiology

      巻: 12 ページ: 815997-815997

    • DOI

      10.3389/fphys.2021.815997

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書 2021 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Suppressive Modulation of the Chick Forebrain Network for Imprinting by Thyroid Hormone: An in Vitro Study2022

    • 著者名/発表者名
      Saheki Yuriko、Aoki Naoya、Homma Koichi J.、Matsushima Toshiya
    • 雑誌名

      Frontiers in Physiology

      巻: 13 ページ: 822638-822638

    • DOI

      10.3389/fphys.2022.881947

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書 2021 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Editorial: Neural mechanisms of cognitive control and emotion in birds.2022

    • 著者名/発表者名
      Csillag A., Matsushima T.
    • 雑誌名

      Frontiers in Physiology

      巻: 13

    • DOI

      10.3389/fphys.2022.1028103

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Fetal blockade of nicotinic acetylcholine transmission causes autism-like impairment of biological motion preference in the neonatal chick2022

    • 著者名/発表者名
      Matsushima Toshiya、Miura Momoko、Patzke Nina、Toji Noriyuki、Wada Kazuhiro、Ogura Yukiko、Homma Koichi J、Sgado Paola、Vallortigara Giorgio
    • 雑誌名

      Cerebral Cortex Communications

      巻: ー 号: 4

    • DOI

      10.1093/texcom/tgac041

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] What Do Adolescents Know About One-Health and Zoonotic Risks? A School-Based Survey in Italy, Austria, Germany, Slovenia, Mauritius, and Japan2021

    • 著者名/発表者名
      Zucca Paolo、Rossmann Marie-Christin、Dodic Mitja、Ramma Yashwantrao、Matsushima Toshiya、Seet Steven、Holtze Susanne、Bremini Alessandro、Fischinger Ingrid、Morosetti Giulia、Sitzia Marcello、Furlani Roberto、Greco Oronzo、Meddi Giulio、Zambotto Paolo、Meo Fabiola、Pulcini Serena、Palei Manlio、Zamaro Gianna
    • 雑誌名

      Frontiers in Public Health

      巻: 9 ページ: 658876-658876

    • DOI

      10.3389/fpubh.2021.658876

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書 2020 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Resurgence of an Inborn Attraction for Animate Objects via Thyroid Hormone T32021

    • 著者名/発表者名
      Lorenzi Elena、Lemaire Bastien Samuel、Versace Elisabetta、Matsushima Toshiya、Vallortigara Giorgio
    • 雑誌名

      Frontiers in Behavioral Neuroscience

      巻: 15 ページ: 675994-675994

    • DOI

      10.3389/fnbeh.2021.675994

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書 2020 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Construction of Roman roads toward Neuroeconomics2021

    • 著者名/発表者名
      Toshiya Matsushima, Ai Kawamori and Yukiko Ogura
    • 雑誌名

      Behavioral and Brain Sciences

      巻: - ページ: 20-22

    • DOI

      10.1017/s0140525x21000303

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Blockade of muscarinic acetylcholine receptor by scopolamine impairs the memory formation of filial imprinting in domestic chicks (Gallus Gallus domesticus)2020

    • 著者名/発表者名
      Aoki N, Fujita T, Mori C, Fujita E, Yamaguchi S, Matsushima T, Homma KJ.
    • 雑誌名

      Behav Brain Res.

      巻: 379 ページ: 112291-112291

    • DOI

      10.1016/j.bbr.2019.112291

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Combined predisposed preferences for colour and biological motion make robust development of social attachment through imprinting.2019

    • 著者名/発表者名
      Miura M., Nishi D., Matsushima T.
    • 雑誌名

      Animal Cognition

      巻: 23 号: 1 ページ: 169-188

    • DOI

      10.1007/s10071-019-01327-5

    • NAID

      120006896754

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] The chick pallium displays divergent expression patterns of chick orthologues of mammalian neocortical deep layer-specific genes2019

    • 著者名/発表者名
      Fujita T, Aoki N, Fujita E, Matsushima T, Homma KJ, Yamaguchi S.
    • 雑誌名

      Sci Rep.

      巻: 9 号: 1 ページ: 20400-20400

    • DOI

      10.1038/s41598-019-56960-4

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] Fetal blockade of nicotinic acetylcholine transmission causes autism-like impairments of social attachment formation in domestic chicks; recovery by post-natal bumetanide.2022

    • 著者名/発表者名
      Matsushima T., Miura M., Patzke N., Toji N., Wada K., Ogura Y., Homma K.J., Sgado P., Vallortigara G.
    • 学会等名
      SfN2022 (51st Annual Meeting of the Society for Neuroscience) 12-16 November
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 生物的運動の視知覚とネオニコチノイド系殺虫剤による自閉症様障害2022

    • 著者名/発表者名
      松島俊也・Giorgio Vallortigara
    • 学会等名
      2022年度日本動物行動学会大会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] 刷り込み素因の後生的発達(1):ネオニコチノイドによる自閉症リスク評価2022

    • 著者名/発表者名
      三浦桃子・松島俊也
    • 学会等名
      日本動物学会北海道支部大会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] 刷り込み素因の後生的発達(2):バルプロ酸とnAChR阻害による発達障害機構の二重分離2022

    • 著者名/発表者名
      松島俊也・三浦桃子・田路裕之・和多和宏・Sgado P., Vallortigara G.
    • 学会等名
      日本動物学会北海道支部大会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] ヒヨコにおいて生物的運動の知覚が正常に発生するためには後期胚中枢神経系のアセチルコリン-GABA系の活動が必要である2021

    • 著者名/発表者名
      三浦桃子・Patzke Nina・田路裕之・和多和宏・小倉有紀子・Sgado P.・Vallortigara G.・本間光一・松島俊也
    • 学会等名
      日本動物学会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] 収益逓減する餌パッチからの離脱決定は異なる時定数に基づく利益率の間の差によって確率的に統制されている2021

    • 著者名/発表者名
      松島俊也・藤川雄基・小倉有紀子・川森愛
    • 学会等名
      日本動物学会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] Making of adaptive bias: How does the predisposed preference to biological motion emerge during the late embryogenesis in chicks?2021

    • 著者名/発表者名
      Matsushima Toshiya
    • 学会等名
      日本動物心理学会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] Involvement of nAChR-NKCC1-GABAA cascade in the embryonic development of visual predisposition to biological motion in domestic chicks.2021

    • 著者名/発表者名
      Matsushima T, Miura M., Patzke N., Toji N, Wada K., Ogura Y., Homma K.J., Sgado P., Vallortigara G.
    • 学会等名
      Society for Neuroscience
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 最適採餌理論と行動の乖離:認知プロセス解明のための確率的意思決定モデル2021

    • 著者名/発表者名
      川森愛・小倉有紀子・藤川雄基・松島俊也
    • 学会等名
      日本生態学会第68回大会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] 発生後期の神経活動が刷り込みに伴う生物的運動への選好性誘導に必要である2020

    • 著者名/発表者名
      三浦桃子・Sgado P.・Vallortigara G.・松島俊也
    • 学会等名
      日本動物学会第91回大会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] ヒヨコのパッチ利用採餌の努力コストに関わる神経機構2020

    • 著者名/発表者名
      Huang J.・松島俊也
    • 学会等名
      日本動物学会第91回大会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] ヒヨコのパッチ利用行動の確率的意思決定モデル2020

    • 著者名/発表者名
      松島俊也・藤川雄基・小倉有紀子・川森愛
    • 学会等名
      日本動物行動学会第39回大会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] Pre-natal neural activity is necessary for biological motion preference in domestic chicks: effects of valproic acid and ketamine infusion to embryos.2020

    • 著者名/発表者名
      Matsushima T., Sgado P., Vallortigara, G., Mira, M.
    • 学会等名
      日本動物心理学会第80回大会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] Gordian knot of imprinting: functions of biological motion and thyroid hormone2019

    • 著者名/発表者名
      Toshiya Matsushima
    • 学会等名
      CogEvo2019 (Rovereto Workshop on Cognition and Evolution)
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 数学の認知とその進化的基盤:ヒヨコのコア知識から2019

    • 著者名/発表者名
      松島俊也
    • 学会等名
      日本応用物理学会秋季学術講演会シンポジウム「数理がひもとく自然・生命現象と知的計算能力」
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 刷り込みの研究(1):生物的運動への選好性は記憶形成と共役する2019

    • 著者名/発表者名
      松島俊也・三浦桃子・竹村友里・山口真二・青木直哉・本間光一
    • 学会等名
      日本動物行動学会第38回大会、大阪市立大、大阪市
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] 刷り込みの研究(2):生物的運動は刷り込みの頑健な発達をもたらす2019

    • 著者名/発表者名
      三浦桃子・松島俊也・西大介
    • 学会等名
      日本動物行動学会第38回大会、大阪市立大、大阪市
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] Predisposed developments of economic, social and mathematical comprehension in domestic chicks.2019

    • 著者名/発表者名
      Toshiya Matsushima
    • 学会等名
      Yoshida Memorial Lecture, Japanese Society of Comparative Physiology and Biochemistry
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [図書] オールコック・ルーベンスタイン 動物行動学 原書11版2021

    • 著者名/発表者名
      J. Alcock、D. R. Rubenstein、松島 俊也、相馬 雅代、的場 知之
    • 総ページ数
      492
    • 出版者
      丸善出版
    • ISBN
      9784621305898
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [備考] Matsushima Laboratory

    • URL

      https://sites.google.com/view/matsushima-2022/

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書 2021 実施状況報告書
  • [備考] 松島研究室

    • URL

      https://www.sci.hokudai.ac.jp/~matusima/chinou3/Welcome.html

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [備考] Matsushima Laboratory

    • URL

      https://www.sci.hokudai.ac.jp/~matusima/chinou3/Matsushima_english.html

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [備考] University of Trento,

    • URL

      https://www.cimec.unitn.it/en

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [備考] CIMeC, visiting professors

    • URL

      https://www.cimec.unitn.it/en/103/visiting-professors

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [備考] 北海道大学・理学研究院・生物科学部門・行動神経生物学講座・松島研究室

    • URL

      https://www.sci.hokudai.ac.jp/~matusima/chinou3/Welcome.html

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書

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公開日: 2019-10-10   更新日: 2024-01-30  

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