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2019 年度 実績報告書

発声学習バイアスの個体差形成に関わる脳内遺伝子発現メカニズムの解明

公募研究

研究領域多様な「個性」を創発する脳システムの統合的理解
研究課題/領域番号 19H04888
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) 2019-04-01 – 2021-03-31
キーワード自発的学習 / 発声学習 / 学習臨界期 / 種特異的行動 / 個体差 / ソングバード / 異種間ハイブリッド
研究実績の概要

本研究目的は、生育環境を統制しても表出してくる『学習行動の個体差』が、脳部位特異的にいかに表象されているのか、単一細胞レベルの遺伝子発現を父・母由来別のゲノム情報を用い、その父母アレルからの読み出しが子の発声行動表現型の個体差形成にいかに関わってくるのかを検証実験により明らかにすることである。そのために当該年度において、歌神経核内単一細胞レベルでのAllelic imbalance制御と学習バイアスの個体差形成との機能相関を明らかにすべく、統制された歌学習環境下においても明確な学習バイアスを示したハイブリッド個体の脳サンプルを用い、歌運動神経核HVC, RAを構成する単一細胞レベルでのsingle nuclei RNA-seq (snRNA-seq)を実施した。既に同定済の種特異的SNPsを用いることで父母アレル発現量比(Allelic imbalance)を算定することにも成功した。現在、各歌神経核内の細胞クラスター(各種投射ニューロン、介在ニューロン等)ごとの父母アレル発現量比と各個体の発声学習バイアスとの機能相関解析を行なっており、細胞タイプによって父・母アレルからの発現比が異なることが起こっていることを明らかにしつつある。この現象が各個体間で異なるのか、それも同様に維持されているのか、今後検証を進める予定である。以上により、歌神経核内の「どの細胞タイプ」で、「どのような遺伝子群」の発現制御が発声学習バイアス度・歌表現型を最もよく説明できるのかを明らかにする。

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

当初に予定していた実験の結果をえて、現在解析を進めることができている。

今後の研究の推進方策

R2年度においては、歌神経核内の細胞クラスターごとの父母アレル発現量比と各個体の発声学習バイアスとの機能相関解析を行ない、有意な相関をもつ遺伝子群の同定を行う。これに続き、その制御領域に存在する転写調節因子結合サイト情報から遺伝子改変、または薬理的操作実験を開始し、『発声学習行動の個体差』への影響を検証する。

  • 研究成果

    (9件)

すべて 2020 2019 その他

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

  • [国際共同研究] McGill University(カナダ)

    • 国名
      カナダ
    • 外国機関名
      McGill University
  • [国際共同研究] Korea Brain Research Institute(韓国)

    • 国名
      韓国
    • 外国機関名
      Korea Brain Research Institute
  • [雑誌論文] Statistical learning for vocal sequence acquisition in a songbird2020

    • 著者名/発表者名
      James Logan S.、Sun Herie、Wada Kazuhiro、Sakata Jon T.
    • 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] Transcriptional regulatory divergence underpinning species-specific learned vocalization in songbirds2019

    • 著者名/発表者名
      Wang Hongdi、Sawai Azusa、Toji Noriyuki、Sugioka Rintaro、Shibata Yukino、Suzuki Yuika、Ji Yu、Hayase Shin、Akama Satoru、Sese Jun、Wada Kazuhiro
    • 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] Corticobasal ganglia projecting neurons are required for juvenile vocal learning but not for adult vocal plasticity in songbirds2019

    • 著者名/発表者名
      S?nchez-Valpuesta Miguel、Suzuki Yumeno、Shibata Yukino、Toji Noriyuki、Ji Yu、Afrin Nasiba、Asogwa Chinweike Norman、Kojima Ippei、Mizuguchi Daisuke、Kojima Satoshi、Okanoya Kazuo、Okado Haruo、Kobayashi Kenta、Wada Kazuhiro
    • 雑誌名

      Proceedings of the National Academy of Sciences

      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
  • [学会発表] Transcriptional regulatory divergence underpinning species-specific learned vocalization in songbirds2019

    • 著者名/発表者名
      Hongdi Wang, Azusa Sawai, Noriyuki Toji, Rintaro Sugioka, Yukino Shibata, Yuika Suzuki, Yu Ji, Shin Hayase, Satoru Akama, Jun Sese, Kazuhiro Wada
    • 学会等名
      Society for Neuroscience meeting
    • 国際学会
  • [学会発表] Regulation of repetitive syllable sequence by the excitatory and inhibitory balance in the basal ganglia song nucleus in songbirds2019

    • 著者名/発表者名
      Yu Ji; Miguel Sanchez-Valpuesta; Kazuhiro Wada
    • 学会等名
      Society for Neuroscience meeting
    • 国際学会
  • [備考] 小鳥の種によって歌が異なる原因に関わる遺伝子群を同定(理学研究院 准教授 和多和宏)

    • URL

      https://www.hokudai.ac.jp/news/2019/11/post-590.html

  • [備考] 論文解説 Wang et al. 2019

    • URL

      https://www.wada-lab.org/publications-%E7%A0%94%E7%A9%B6%E6%A5%AD%E7%B8%BE-1/%E8%AB%96%E6%96%87%E8%A7%A3%E8%AA%AC-wang-et-al-2019/

URL: 

公開日: 2021-01-27  

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