| 研究課題/領域番号 |
15K06724
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| 研究機関 | 沖縄科学技術大学院大学 |
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研究代表者 |
杉山 陽子 (矢崎陽子) 沖縄科学技術大学院大学, その他の研究科, 准教授 (00317512)
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| 研究期間 (年度) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| キーワード | 可塑性 / 臨界期 / 歌学習 / 聴覚 |
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| 研究実績の概要 |
これまでの当該研究室における研究から、キンカチョウの幼鳥が成長期の臨界期に親の歌を聴き、覚えることにより終脳内の聴覚関連領域（NCM核）の神経回路に変化が起きることが示唆された（Yanagihara & Yazaki-Sugiyama, 2016）。本研究の計画では、この領域の神経細胞をウィルスベクターを用いた薬理遺伝学的手法でその活動を制御し、この領域の歌学習における役割を明らかにするものであったが、まずは薬理遺伝学手法の確立をおこなった。これまでの当該研究室の予備研究から、マウスなどで用いられている従来のDREADDsのデザインは使えないことが明らかになったため、キンカチョウのムスカリニック受容体遺伝子をクローニングし、キンカチョウ特異的なDREADDｓの確立を行ってきている。
一方、研究計画にはなかったが、この領域の脳スライス標本を用いて神経細胞からホールセル記録を行い、この領域の神経細胞の定性的な解析を行った。歌学習を始める20日齢前後の幼鳥の脳からは自発発火の頻度の高い細胞（HF）と、低い細胞（LF）の2種類が見られた。しかし発達に伴いHFの数は減少し、感覚歌学習期の終了する60日齢の幼鳥からはHFは記録されなかった。しかし、親の歌を聴かせずに育てた幼鳥の脳スライスからは60日齢でもHFが記録された。これらの結果からNCM核において、親の歌を聴くという聴覚経験により、どの神経細胞にどの様な変化が起きるのか大まかなアイディアを得ることが出来た。
さらにNCM核に聴覚入力を送る、1次聴覚野に相当するFieldLで、どの様にトリの歌が聴き分けられその聴覚情報が送られるのか、神経生理学的に明らかにする研究も行った。FieldLでは歌のテンポパターンに反応することで歌を認識していることを明らかにした。
この様に本年度は様々な手法を取り入れ、手法、系の確立を行った。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
本来の研究計画では薬理遺伝学手法を用いた行動実験、電気生理実験を行う予定であったが、薬理遺伝学的手法をキンカチョウに応用するための準備に予想よりも時間がかかっている。しかし一方でその代替えとして、脳スライス標本からのホールセル記録を用いて、聴覚関連領域の神経回路の聴覚経験に依存した神経細胞の発達を明らかにしている。また他の形態的手法などを取り入れることにより、個々の手法などに多少の変更はあるものの聴覚経験による神経回路発達と言う大きな目的に対してはほぼ順調に研究計画が進んでいるといえる。
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| 今後の研究の推進方策 |
来年度は脳スライス標本からのホールセルの記録をさらに進め、NCM核で見られた聴覚経験による自発発火する細胞の発現頻度の変化という結果をさらに明らかにする。特にHF細胞が抑制性細胞なのか、形態学的にも併せて明らかにすると共に、HF、LFそれぞれの細胞の投射先を明らかにするといった研究を行う。また自発発火だけでなく聴覚経路からのシナプス入力が聴覚経験によりどの様に変化するのか明らかにしていく。その際には1次聴覚野にチャンネルロドプシンなどを発現させ、その活動を制御することによりこの領域からNCM核への入力が聴覚経験によりどの様に変化するのか明らかにする。また、これらの結果をまとめて北米神経科学会で発表する予定である。
一方で、従来の研究計画である薬理遺伝学手法の確立も引き続き行っていく。DREADDsはG-Protein結合型受容体を介した反応になるため、神経活動の制御が難しくなる。この手法の導入が難しい場合には、他の薬理遺伝学手法を用いて、NCM核の歌学習における感覚学習における親の歌の記憶形成への役割を明らかにする。さらにこの手法が確立された場合には、抑制性神経細胞に特異的なプロモーターを用いるなど、さらに詳細な神経回路の解明を行う。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
本年度は予定より薬理遺伝学手法の確立が遅れていた。一方で、スライス標本を用いたホールセル記録による、NCM核神経細胞の定性的解明を行った。その為に予算の執行が遅れているが、次年度以降に使用の予定である。
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| 次年度使用額の使用計画 |
今年度の研究からスライス標本を用いた研究が確立している。さらにウィルスベクターを用いた薬理遺伝学手法の確立も進みつつある。この両方の研究をさらに押しし進めるため、スライス実験装置に取り付ける蛍光カメラ、ウィルスベクターの購入などに使用する予定である。
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