鳥類の歌制御の報酬機構と外発的・内発的動機づけ

2019 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 17H01015
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 岡ノ谷 一夫 東京大学, 大学院総合文化研究科, 教授 (30211121)
• 研究分担者: 池渕 万季 国立研究開発法人理化学研究所, 脳神経科学研究センター, 研究員 (20398994) ; 関 義正 愛知大学, 文学部, 教授 (50575123) ; 和多 和宏 北海道大学, 理学研究院, 准教授 (70451408)
• 研究期間 (年度): 2017-04-01 – 2020-03-31
• キーワード: 動機づけ / 腹側被蓋野 / 黒質 / 大脳基底核 / 発声 / 鳴禽

研究実績の概要

発声行動の動機づけが脳内でどのように生成され、自発的な発声につながるのかを明らかにするために、鳴禽の腹側被蓋野・黒質VTA/SNcと大脳基底核Area Xから発声行動中の神経活動を計測した。これまでの研究で、大脳基底核Area Xにおいて、発声の開始に先行する数秒前から緩やかな神経活動の上昇を示すニューロンを見出した。これに対し、腹側被蓋野・黒質VTA/SNcでは発声の開始時に一過的な活動の上昇を示すニューロンを見出した。
今年度は引き続きVTA/SNcから神経活動計測を進め、発声中の鳴禽から約90個のニューロン活動を記録した。このVTA/SNcのニューロンの約40%が発声に関連した神経活動を示し、この発声関連ニューロンは活動の違いに基づいてさらに４つの細胞型に分類することができた。発声関連活動を示したニューロンの50%は発声開始時に一過的な活動の上昇を示し、30%のニューロンは発声行動中に持続的な発火頻度の上昇を示した。これに対し、10%のニューロンは発声開始時に一過的に発火を停止し、残りの10%は発声中に持続的な発火頻度の低下を示した。
これらの結果から、VTA/SNcにおいて発声関連活動を示すニューロンの活動様式は多岐にわたるが、その約半数が発声開始時に一過的な活動の上昇を示す「発声開始」に関わるニューロンであることが明らかになった。最近の当該分野における研究から、鳴禽の歌制御神経核HVCやLMANのニューロンも発声に先行する数秒前からニューロン活動を徐々に変化させることが知られている。歌制御神経核に対するドパミンの一過的な放出が最終的な引き金となって、自発的な発声行動が開始されることが示唆された。

現在までの達成度 (段落)

令和元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

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [国際共同研究] マギル大学(カナダ)
  • 国名: カナダ
  • 外国機関名: マギル大学
• [雑誌論文] Statistical learning for vocal sequence acquisition in a songbird. (2020)
  • 著者名/発表者名: James LS, Sun H, Wada K, Sakata JT.
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 10 ページ: 2248
  • DOI: 10.1038/s41598-020-58983-8.
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Different Reactions of Zebra Finches and Bengalese Finches to a Three-Component Mixture of Anesthetics (2020)
  • 著者名/発表者名: Ikebuchi M, Okanoya K and Bischof, H-J
  • 雑誌名: Zoological Science 巻: 37 ページ: 159-167
  • DOI: 10.2108/zs190055
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Corticobasal ganglia projecting neurons are required for juvenile vocal learning but not for adult vocal plasticity in songbirds. (2019)
  • 著者名/発表者名: Sanchez-Valpuesta M, Suzuki Y, Shibata Y, Toji N, Ji Y, Afrin N, Asogwa CN, Kojima I, Mizuguchi D, Kojima S, Okanoya K, Okado H, Kobayashi K, Wada K.
  • 雑誌名: PNAS 巻: 116 ページ: 22833-22843
  • DOI: 10.1073/pnas.1913575116.
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Transcriptional regulatory divergence underpinning species-specific learned vocalization in songbirds. (2019)
  • 著者名/発表者名: Wang H, Sawai A, Toji N, Sugioka R, Shibata Y, Suzuki Y, Ji Y, Hayase S, Akama S, Sese J, Wada K.
  • 雑誌名: PLoS Biology 巻: 17 ページ: e3000476
  • DOI: 10.1371/journal.pbio.3000476.
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Auditory-Motor Matching in Vocal Recognition and Imitative Learning. (2019)
  • 著者名/発表者名: Tramacere A, Wada K, Okanoya K, Iriki A, Ferrari PF.
  • 雑誌名: Neuroscience 巻: 409 ページ: 222-234
  • DOI: 10.1016/j.neuroscience.2019.01.056.
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] 音楽リズムに対する同調運動の起源に挑む比較認知研究 (2019)
  • 著者名/発表者名: 関 義正
  • 雑誌名: 動物心理学研究 巻: 69 ページ: 101-111
  • DOI: 10.2502/janip.69.1.9
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] オウムの声まねから学べるもの (2019)
  • 著者名/発表者名: 関 義正
  • 雑誌名: 心理学ワールド 巻: 85 ページ: 27-28
  • オープンアクセス
• [学会発表] Neural basis of social influences on vocal learning in a songbird (2020)
  • 著者名/発表者名: Shin Yanagihara
  • 学会等名: Symposium ‘Emotion, Mirror, and Reward: Reconsidering the Russian Doll model’ The University of Tokyo, supported by ‘Evolinguistics’ project
  • 招待講演
• [学会発表] 鳥類における三種混合麻酔薬の検討：カエデチョウ科鳥類キンカチョウとジュウシマツを用いた研究 (2019)
  • 著者名/発表者名: 池渕万季・岡ノ谷一夫・Hans-Joachim Bischof
  • 学会等名: 日本動物学会第90回大会・大阪市大、大阪府
• [学会発表] 近縁種における麻酔の影響の種差：カエデチョウ科鳥類を用いた研究 (2019)
  • 著者名/発表者名: 池渕万季・岡ノ谷一夫・Hans-Joachim Bischof
  • 学会等名: 日本動物行動学会第38回大会・大阪市大、大阪府
• [学会発表] 鳥類における三種混合麻酔薬の検討：カエデチョウ科鳥類二種を用いた研究 (2019)
  • 著者名/発表者名: 池渕万季・岡ノ谷一夫・Hans-Joachim Bischof
  • 学会等名: 第43回鳥類内分泌研究会・麻布大、神奈川県
• [学会発表] オカメインコによる斉唱 －ヒト以外の動物における階層系列を介した意図共有の例－ (2019)
  • 著者名/発表者名: 関義正
  • 学会等名: 日本認知科学会第36回大会・静岡大学、静岡県
• [学会発表] Imitation of human music in a parrot species. (2019)
  • 著者名/発表者名: Seki Y.
  • 学会等名: Protolang 6 (Fundacao Calouste Gulbenkian: Lisbon)
  • 国際学会
• [学会発表] Emergence of sound sequences in vocalizations of cockatiels. (2019)
  • 著者名/発表者名: Seki Y.
  • 学会等名: 第6回生物音響学会年次研究会 ・文科省研究交流センター、茨城県
• [学会発表] Differences between motor control for whistle and that for vocalization; a neuro-psychological test in a sound imitation task. (2019)
  • 著者名/発表者名: Tomyta, K & Seki, Y.
  • 学会等名: 第6回生物音響学会年次研究会・文科省研究交流センター、茨城県
• [学会発表] オウムの仲間による新たな発声の獲得と創出. (2019)
  • 著者名/発表者名: 関義正
  • 学会等名: 第9回日本歴史言語学会 ・広島大学、広島県
• [学会発表] Social influence on VTA/SNc auditory activity in zebra finches (2019)
  • 著者名/発表者名: Shin Yanagihara
  • 学会等名: Minisymposium for Comparative Neurobiology of Songbirds, Center for Evolutionary Cognitive Science, The University of Tokyo, co-supported by ‘Evolinguistics’ project
  • 招待講演
• [学会発表] Social influence on VTA/SNc auditory activity in a songbird (2019)
  • 著者名/発表者名: 柳原真・池渕万季・森千紘・橘亮輔・岡ノ谷一夫
  • 学会等名: 第42回日本神経科学学会・第62回日本神経化学会大会合同大会、新潟県
• [学会発表] Neural mechanisms for social enhancement of vocal learning in a songbird (2019)
  • 著者名/発表者名: Shin Yanagihara, Maki Ikebuchi, Chihiro Mori, Ryosuke, O. Tachibana, Kazuo Okanoya
  • 学会等名: 日本動物心理学会第79回大会、専修大学生田キャンパス、神奈川県
• [学会発表] Preparatory neural activations in basal ganglia related with learned songs and innate calls in Java sparrows (2019)
  • 著者名/発表者名: Umemoto, S., Yanagihara, S., & Okanoya, K.
  • 学会等名: 日本比較生理生化学会大41回大会 "拡大"若手の会「数学―生物学領域横断ワークショップ」、東京大学駒場Ⅱキャンパス、東京
• [学会発表] Role of VTA/SNc neurons in social enhancement of vocal learning in a songbird (2019)
  • 著者名/発表者名: Shin Yanagihara, Maki Ikebuchi, Chihiro Mori, Ryosuke, O. Tachibana, Kazuo Okanoya
  • 学会等名: 日本比較生理生化学会第41回大会、東京大学駒場キャンパス、東京
• [学会発表] 鳴禽類の歌学習における中脳ドーパミン神経系の役割 (2019)
  • 著者名/発表者名: 柳原真、池渕万季、森千紘、橘亮輔、岡ノ谷一夫
  • 学会等名: 第43回鳥類内分泌研究会、麻布大学、神奈川県
• [学会発表] Neural basis for social enhancement of vocal learning in a songbird (2019)
  • 著者名/発表者名: S. YANAGIHARA, M. IKEBUCHI, C. MORI, R. O. TACHIBANA1, K. OKANOYA
  • 学会等名: 次世代脳プロジェクト冬のシンポジウム 一橋大学一橋講堂 学術総合センター、東京
• [学会発表] Social context modulates auditory activity in a songbird VTA/SNc (2019)
  • 著者名/発表者名: Shin Yanagihara, Maki Ikebuchi, Chihiro Mori, Ryosuke, O. Tachibana, Kazuo Okanoya
  • 学会等名: The 10th IBRO World Congress of Neuroscience, Daegu, Korea,
  • 国際学会
• [学会発表] Preparatory neural activations in basal ganglia related with learned songs and innate calls in Java sparrows. (2019)
  • 著者名/発表者名: Umemoto, S., Yanagihara, S., & Okanoya, K.
  • 学会等名: The 10th IBRO World Congress of Neuroscience, Daegu, Korea
  • 国際学会
• [学会発表] Social modulation of auditory activity in a songbird VTA/SNc (2019)
  • 著者名/発表者名: Shin Yanagihara, Maki Ikebuchi, Chihiro Mori, Ryosuke, O. Tachibana, Kazuo Okanoya
  • 学会等名: 49th Annual Meeting of Society for Neuroscience, Chicago, USA
  • 国際学会
• [学会発表] Long-term change in neural activity of basal ganglia prior to vocal behavior in Java sparrows. (2019)
  • 著者名/発表者名: Umemoto, S., Yanagihara, S., & Okanoya, K.
  • 学会等名: 49th annual meeting of Society for Neuroscience, Chicago, USA
  • 国際学会
• [図書] 「トリの行動から歌と音楽について何を学べるか」 今川恭子（編）わたしたちに音楽がある理由(わけ)音楽性の学際的探究（第2章） (2020)
  • 著者名/発表者名: 関 義正
  • 総ページ数: 328
  • 出版者: 音楽之友社
  • ISBN: 9784276139107
• [図書] 生き物と音の事典 (2019)
  • 著者名/発表者名: 高梨琢磨,松尾行雄,力丸裕,宋文杰,小池卓二,小田洋一,市川光太郎,相馬雅代,関義正
  • 総ページ数: 464
  • 出版者: 朝倉書店
  • ISBN: 9784254171679
• [備考] 岡ノ谷研究室
  • URL: https://marler.c.u-tokyo.ac.jp/home/
• [備考] 生物の音声と コミュニケーション 研究室
  • URL: http://psy.aichi-u.ac.jp/yseki/
• [備考] 生まれもつ個性をもとに、個体の学習行動表現型はいかに発達するのか？
  • URL: https://www.wada-lab.org/
• [学会・シンポジウム開催] Emotion, Mirror, and Reward: Reconsidering the Russian Doll model (2019)