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脳内エピジェネティクス変化による運動パターン学習と維持メカニズムの解明

公募研究

研究領域多様性から明らかにする記憶ダイナミズムの共通原理
研究課題/領域番号 16H01261
研究種目

新学術領域研究(研究領域提案型)

配分区分補助金
審査区分 生物系
研究機関北海道大学

研究代表者

和多 和宏  北海道大学, 理学研究院, 准教授 (70451408)

研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2018-03-31
研究課題ステータス 完了 (2017年度)
配分額 *注記
8,320千円 (直接経費: 6,400千円、間接経費: 1,920千円)
2017年度: 4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2016年度: 4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
キーワード発声学習 / 学習臨界期 / 経験依存的 / ソングバード / Arc / AAV / 感覚運動学習 / エピジェネティクス
研究実績の概要

平成29年度においては、当初から計画していた、in vivo エピジェネティクス改変を目的として、アデノ随伴ウイルス発現系を用いて脱DNAメチル化活性をもつTET触媒ドメインをzebra finch成鳥の歌神経核RAに発現誘導を行った。これによって発声学習臨界期間中に発声行動によって発現される遺伝子群の成鳥時での再活性化を期待した。ウイルスインジェクション後に実施した発声行動解析では、発声学習臨界期後に固定化した歌パターンには大きな変化は観察されなかった。現在神経活動依存的制御を受ける転写発現解析を進めている。
また、本研究によって確立した細胞タイプ特異的遺伝子発現制御技術を用いて、歌パターンの時系列制御を担っている歌神経核HVCの投射ニューロン特異的細胞死を誘導することに成功した。発声学習臨界期後の成鳥にHVC投射ニューロン特異的細胞死を誘導しても、その固定化した歌パターンに大きな影響を観察されなかったことは上述の実験と同じ結果であったが、発声学習臨界期中の若鳥にHVC投射ニューロン特異的細胞死を誘導すると、歌モデルの学習異常、また発声パターンの固定化時期の遅延が観察された。これら2つの実験結果を踏まえると、脱DNAメチル化活性をもつTET触媒ドメインによるエピジェネティクス改変を歌神経核HVC投射ニューロンで実施することで、発声学習とその学習臨界期制御と発声行動依存的なエピジェネティクス制御メカニズムの関連を明らかにする研究の必要性を示唆する。

現在までの達成度 (段落)

29年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

29年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2017 実績報告書
  • 2016 実績報告書
  • 研究成果

    (14件)

すべて 2018 2017 2016 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (4件) (うち国際共著 1件、 査読あり 4件、 オープンアクセス 2件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (6件) (うち国際学会 2件、 招待講演 5件) 図書 (3件)

  • [国際共同研究] University of Wisconsin, Madison(米国)

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [雑誌論文] Neurotensin and neurotensin receptor 1 mRNA expression in song-control regions changes during development in male zebra finches.2018

    • 著者名/発表者名
      Merullo DP, Asogwa CN, Sanchez-Valpuesta M, Hayase S, Pattnaik BR, Wada K, Riters LV.
    • 雑誌名

      Dev Neurobiol.

      巻: Accepted 号: 7 ページ: 671-686

    • DOI

      10.1002/dneu.22589

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Sex differences in brain thyroid hormone levels during early post-hatching development in zebra finch (Taeniopygia guttata)2017

    • 著者名/発表者名
      Yamaguchi S., Hayase S., Aoki N., Takehara A., Ishigohoka J., Matsushima T., Wada K., Homma K.J.
    • 雑誌名

      PLoS One

      巻: 12 号: 1 ページ: 1-15

    • DOI

      10.1371/journal.pone.0169643

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書 2016 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Familial bias and auditory feedback regulation of vocal babbling patterns during early song development2016

    • 著者名/発表者名
      Sato D, Mori C, Sawai A, Wada K.
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 6 号: 1 ページ: 30323-30323

    • DOI

      10.1038/srep30323

    • NAID

      120005828510

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] A quantitative method for analyzing species-specific vocal sequence pattern and its developmental dynamics2016

    • 著者名/発表者名
      Imai R, Sawai A, Hayase S, Furukawa H, Asogwa CN, Sanchez M, Wang H, Mori C, Wada K.
    • 雑誌名

      Journal of Neurosci Methods

      巻: 271 ページ: 25

    • DOI

      10.1016/j.jneumeth.2016.06.023

    • NAID

      120006394554

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] 鳴禽類ソングバードの種特異的発声パターン生成の神経分子基盤2017

    • 著者名/発表者名
      和多和宏
    • 学会等名
      日本進化学会 第19回東京大会 2017
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 自発的行動に起因する発声学習表現型の個性創発の神経分子基盤2017

    • 著者名/発表者名
      和多和宏
    • 学会等名
      日本分子生物学会年会(2017年度生命科学系学会合同年次大会) 2017
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Accumulation of vocal experience regulates the critical period of vocal learning in songbirds2016

    • 著者名/発表者名
      Hayase S, Wada K
    • 学会等名
      NIPS International Symposium
    • 発表場所
      生理学研究所 (愛知県・岡崎市)
    • 年月日
      2016-12-06
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 発声による脳内遺伝子発現コントロール:行動と進化を結ぶエピジェネティクス2016

    • 著者名/発表者名
      和多和宏
    • 学会等名
      日本進化学会
    • 発表場所
      東京工業大学 (東京都・目黒区)
    • 年月日
      2016-08-25
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Predisposition of vocal learnability in hybrid songbirds2016

    • 著者名/発表者名
      Wada K, Azusa S.
    • 学会等名
      Workshop on Evo-Devo of Vocal Learning and Plasticity
    • 発表場所
      東京大学駒場キャンパス (東京都・目黒区)
    • 年月日
      2016-07-31
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 自発的な発声経験により制御されるソングバードの発声学習臨界期と脳内遺伝子 発現制御2016

    • 著者名/発表者名
      早瀬 晋、大串 恵理、小林 雅比古、和多和宏
    • 学会等名
      日本神経科学会
    • 発表場所
      横浜国際コンベンションセンター (神奈川県・横浜市)
    • 年月日
      2016-07-20
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [図書] Brain Evolution by Design: From Neural Origin to Cognitive Architecture2017

    • 著者名/発表者名
      Shigeno S., Murakami Y., & Nomura T. 編著 Wada K, Chen C-C & Jarvis ED 担当
    • 総ページ数
      438
    • 出版者
      Springer
    • ISBN
      9784431564676
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [図書] Brain Evolution by Design: From Neural Origin to Cognitive Architecture2017

    • 著者名/発表者名
      Shigeno S, Murakami Y & Nomura T
    • 総ページ数
      438
    • 出版者
      Springer
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [図書] Epigenetics and Neuroendocrinology: Clinical Focus on Psychiatry Volume12016

    • 著者名/発表者名
      Spengler D & Binder E
    • 総ページ数
      264
    • 出版者
      Springer
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書

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公開日: 2016-04-26   更新日: 2022-02-28  

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