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脳内甲状腺ホルモンによる鳥類早期学習プライミング機構の解明

研究課題

研究課題/領域番号 20K06747
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
審査区分 小区分44050:動物生理化学、生理学および行動学関連
研究機関帝京大学

研究代表者

本間 光一  帝京大学, 薬学部, 教授 (90251438)

研究期間 (年度) 2020-04-01 – 2023-03-31
研究課題ステータス 完了 (2022年度)
配分額 *注記
4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2022年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2021年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2020年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
キーワード刷り込み / 甲状腺ホルモン / 早期学習 / プライミング / ニワトリ / IMM
研究開始時の研究の概要

刻印付けは、孵化後間もないヒナが最初の視覚経験をもとに形成する学習記憶である。記憶の獲得・維持・想起に関連する遺伝子を同定し、それら遺伝子の機能とともに、そのメカニズムを解明する。本研究では、「脳内甲状腺ホルモンによる鳥類早期学習プライミング機構の解明」を大目的とした以下の研究目的を遂行する。
1、T3の脳内流入が引き起こす神経微細構造内のアクチン骨格再編成の生化学的解明
2、刻印付け初期過程と記憶維持・想起領域とをつなぐ神経回路の生化学・薬理学的解明
3、メモリープライミング(T3)が高める認知的柔軟性の行動学的解明
4、刻印付けによるIMM領域とIMHA領域で起こる神経活動の生理学的解明

研究成果の概要

刷り込みの神経伝達機構と解剖学的基盤を明らかにすることで、ニワトリヒナ脳内甲状腺ホルモンによる学習プライミング機構を解明する業績を達成した。ムスカリン性アセチルコリン受容体が刷り込みに必要であることを示した。胎生期にニコチン性アセチルコリン伝達を遮断するとヒナのバイオロジカルモーションに障害が生じることを示した。中脳のドーパミン性神経核や海馬には、セロトニン受容体サブファミリー遺伝子群が発現していることを示した。脳スライスを用いて、甲状腺ホルモンによる抑制的な電気生理学的調節機構を明らかにした。刷り込み学習をミリ秒単位で解析できる新しい行動装置を開発した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

これまで刷り込みは離巣性鳥類の親を覚える特殊な記憶学習であり、その後の個体発生の種々の学習に影響を及ぼす学習とは考えられていなかった。しかし、代表者らの研究の結果、学習に伴って脳内に流入する甲状腺ホルモンによってニワトリヒナの刷り込み学習が可能になると、その後の学習の習得力が飛躍的に向上することがわかった。本研究は、学習臨界期中に遷移する神経回路のキー分子として甲状腺ホルモンに焦点を当て、新たに開発した行動装置を利用して研究を遂行する独自性の高いものであり、視覚優先学習と聴覚優先学習における脳機能を比較しながら脳の機能的進化を考察できる点において、国内外の研究にはない視点と成果が期待できる。

報告書

(4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
  • 研究成果

    (24件)

すべて 2022 2021 2020 2019 その他

すべて 雑誌論文 (9件) (うち国際共著 1件、 査読あり 9件、 オープンアクセス 7件) 学会発表 (11件) (うち国際学会 1件、 招待講演 1件) 備考 (4件)

  • [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] Dopaminergic nuclei in the chick midbrain express serotonin receptor subfamily genes2022

    • 著者名/発表者名
      Toshiyuki Fujita, Naoya Aoki, Chihiro Mori, Shouta Serizawa, Fumiko Kihara-Negishi, Koichi J. Homma, Shinji Yamaguchi
    • 雑誌名

      Frontiers in Physiology

      巻: 13 ページ: 1030621-1030636

    • DOI

      10.3389/fphys.2022.1030621

    • 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] Subtype-selective contribution of muscarinic acetylcholine receptors for filial imprinting in newly-hatched domestic chicks2022

    • 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

      Behavioural Brain Research

      巻: 424 ページ: 113789-113789

    • DOI

      10.1016/j.bbr.2022.113789

    • 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
  • [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
    • 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
    • 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
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [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
      Naoya Aoki, Toshiyuki Fujita, Chihiro Mori, Eiko Fujita, Shinji Yamaguchi, Toshiya Matsushima, Koichi J Homma
    • 雑誌名

      Behavioural brain research

      巻: 379 ページ: 112291-112291

    • 関連する報告書
      2020 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
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] 鳥類認知機能の発達に及ぼす甲状腺ホルモンの役割2022

    • 著者名/発表者名
      本間光一
    • 学会等名
      第46回日本比較内分泌学会大会・大会実行委員会主催シンポジウム, 東京大学農学部弥生講堂, 東京, 10月29日, 2022年
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 鳥類刻印付けにおけるムスカリン性アセチルコリン受容体サブタイプの寄与2022

    • 著者名/発表者名
      青木直哉、森千紘、芹澤祥太、本間光一
    • 学会等名
      日本動物学会 第93回早稲田大会、早稲田大学・早稲田キャンパス、東京、9月8日~10日、2022年
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] Identification of the brain area associated with intrinsic motivation for singing in zebra finches2022

    • 著者名/発表者名
      森千紘, Yunbok Kim, 青木直哉, 本間光一, 小島哲
    • 学会等名
      NEURO2022(第45回日本神経科学大会), 沖縄コンベンションセンター・宜野湾市立体育館・ラグナガーデンホテルHybrid開催, 沖縄, 6月30~7月3日, 2022年
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] ニワトリ胚後期における甲状腺ホルモン合成の低下は刷り込みを阻害する2022

    • 著者名/発表者名
      芹澤祥太, 青木直哉, 森千紘, 本間光一
    • 学会等名
      日本動物学会関東支部 第74回大会, 2022年
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] “Subtype-selective role of muscarinic acetylcholine receptors for memory formation of imprinting in newly-hatched domestic chicks”2021

    • 著者名/発表者名
      Koichi J. Homma
    • 学会等名
      FAOBMB 2021, 16th Congress of the Federation of Asian and Oceanian Biochemists and Molecular Biologists
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] “Gene expression profiles of the muscarinic acetylcholine receptors in brain of newly-hatched domestic chicks”2021

    • 著者名/発表者名
      森千紘, 青木直哉, 藤田俊之, 山口真二, 本間光一
    • 学会等名
      第44回日本神経科学大会・CJK第1回国際会議
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] “ムスカリン性アセチルコリン受容体M2, M5はニワトリの刷り込みにおける記憶形成に関わる”2021

    • 著者名/発表者名
      青木直哉, 森千紘, 藤田俊之, 山口真二, 本間光一
    • 学会等名
      第44回日本神経科学大会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] “円盤型トレーニング装置を用いた刷り込み行動解析”2021

    • 著者名/発表者名
      青木直哉, 森千紘, 藤田俊之, 山口真二, 本間光一
    • 学会等名
      第92回日本動物学会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] アセチルコリンはニワトリの刷り込みにおける記憶形成に関わる2020

    • 著者名/発表者名
      青木直哉、森千紘、藤田俊之、藤田永子、山口真二、本間光一
    • 学会等名
      第43回日本神経科学大会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] ニワトリ終脳において、哺乳類の大脳新皮質深層選択的遺伝子オルソログの発現は、様々な領域に見られた2020

    • 著者名/発表者名
      Shinji Yamaguchi, Naoya Aoki, Koichi Homma, Toshiyuki Fujita
    • 学会等名
      第53回発生生物学会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] ニワトリ終脳におけるセロトニン受容体遺伝子の発現解析2020

    • 著者名/発表者名
      Toshiyuki Fujita, Naoya Aoki, Eiko Fujita, Koichi Homma, Shinji Yamaguchi
    • 学会等名
      第53回発生生物学会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [備考] Researchmap本間光一

    • URL

      https://researchmap.jp/hommakj/

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書 2021 実施状況報告書 2020 実施状況報告書
  • [備考] 帝京大学薬学部ホームページ

    • URL

      http://www.pharm.teikyo-u.ac.jp/

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書 2021 実施状況報告書 2020 実施状況報告書
  • [備考] 帝京大学教員情報

    • URL

      https://www3.med.teikyo-u.ac.jp/profile/ja.a661daea46d098d0.html

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [備考] 帝京大学教員情報

    • URL

      https://www.e-campus.gr.jp/staffinfo/public/staff/detail/450/1

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書 2020 実施状況報告書

URL: 

公開日: 2020-04-28   更新日: 2024-01-30  

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