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2018 年度 実績報告書

音声発声学習におけるミラーニューロンの機能発現の実験的検証

研究課題

研究課題/領域番号 18H02520
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) 2018-04-01 – 2021-03-31
キーワード発声学習 / 学習臨界期 / 大脳基底核 / 時系列制御 / 鳴禽類ソングバード / AAV / 運動制御
研究実績の概要

本研究目的は、十分に理解が進んでいないミラーニューロンの学習・認知行動における神経機能を個体レベルで明らかにすることである。そのために、霊長類以外でミラーニューロンが見つかっている鳴禽類ソングバードの音声-聴覚ミラーニューロンに着目する。当研究室で長年積み上げてきた神経軸索逆行性能をもつアデノ随伴ウイルス発現系を応用利用し、ミラーニューロンのみを狙った選択的細胞破壊実験を行っている。
当該年度において、発声学習臨界期前の幼鳥の音声-聴覚ミラーニューロン(皮質-基底核投射ニューロン)特異的に細胞死誘導を行い、歌提示モデルに対しての学習効率、学習臨界期間への影響をみた。その結果、コントール群に比べ、有意に学習した音素数の低下、音素間ギャップの不均一性、また音素配列の不安定化が起こることを明らかにすることができた。また、この結果は、細胞死誘導率が高い個体ほど顕著な影響を観察した。これらの結果は、前運動皮質-基底核投射ニューロンが発声学習のみならず、その間の発声運動パターンの制御に関わっていることを示唆する。

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

当初予定した実験・解析が進んでいる。

今後の研究の推進方策

本研究では、ソングバードの皮質-大脳基底核投射ニューロンを対象として、これまでに当研究室で開発してきた神経タイプ選択的遺伝子操作技術を応用し、ソングバード脳内における投射ニューロン選択的な細胞破壊を(1)発声学習開始前、及び(2)学習臨界期後に施行する実験を継続すること、これらの動物個体の発声行動表現型解析、及び学習臨界期制御への関わりを明らかにする。

  • 研究成果

    (11件)

すべて 2019 2018 その他

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

  • [国際共同研究] King Abdullah University(サウジアラビア)

    • 国名
      サウジアラビア
    • 外国機関名
      King Abdullah University
  • [国際共同研究] Colgate University(米国)

    • 国名
      米国
    • 外国機関名
      Colgate University
  • [雑誌論文] Vocal practice regulates singing activity-dependent genes underlying age-independent vocal learning in songbirds2018

    • 著者名/発表者名
      Hayase Shin、Wang Hongdi、Ohgushi Eri、Kobayashi Masahiko、Mori Chihiro、Horita Haruhito、Mineta Katsuhiko、Liu Wan-chun、Wada Kazuhiro
    • 雑誌名

      PLOS Biology

      巻: 16 ページ: e2006537

    • DOI

      doi: 10.1371/journal.pbio.2006537

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Inter- and intra-specific differences in muscarinic acetylcholine receptor expression in the neural pathways for vocal learning in songbirds2018

    • 著者名/発表者名
      Asogwa Norman C.、Mori Chihiro、Sanchez-Valpuesta Miguel、Hayase Shin、Wada Kazuhiro
    • 雑誌名

      Journal of Comparative Neurology

      巻: 526 ページ: 2856~2869

    • DOI

      doi: 10.1002/cne.24532

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Singing activity-driven Arc expression associated with vocal acoustic plasticity in juvenile songbird2018

    • 著者名/発表者名
      Hayase Shin、Wada Kazuhiro
    • 雑誌名

      European Journal of Neuroscience

      巻: 48 ページ: 1728~1742

    • DOI

      doi: 10.1111/ejn.14057

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Recurrent development of song idiosyncrasy without auditory inputs in the canary, an open-ended vocal learner2018

    • 著者名/発表者名
      Mori Chihiro、Liu Wan-chun、Wada Kazuhiro
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 8 ページ: 8732

    • DOI

      doi: 10.1038/s41598-018-27046-4

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [学会発表] 鳴禽類ソングバードにおける自発的発声学習行動によって駆動される脳内遺伝子発現動態と神経回路成熟2019

    • 著者名/発表者名
      和多和宏
    • 学会等名
      日本解剖学会 第124回総会
    • 招待講演
  • [学会発表] Inter- and intra-specific differences of muscarinic acetylcholine receptor expression in the neural pathways for vocal learning in songbirds2018

    • 著者名/発表者名
      Chinwake N. Asogwa, Kazuhiro Wada
    • 学会等名
      Japan Songbird Workshop 2018
    • 国際学会
  • [学会発表] Regulatory divergence of gene transcription for species-specific song production in songbirds2018

    • 著者名/発表者名
      Hongdi Wang, Kazuhiro Wada
    • 学会等名
      Japan Songbird Workshop 2018
    • 国際学会
  • [学会発表] 鳴禽類ソングバードの歌学習個体差をつくる生得的学習バイアス2018

    • 著者名/発表者名
      和多和宏
    • 学会等名
      日本進化学会 第20回大会
    • 招待講演
  • [学会発表] Cell-type specific investigation of corticalstriatal premotor neurons in song learning2018

    • 著者名/発表者名
      Sanchez Miguel-Valpuesta, Yukino SHibata, Asogwa Chinweike Norman, and Kazuhiro Wada
    • 学会等名
      Society for Neuroscience meeting
    • 国際学会

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公開日: 2019-12-27  

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