Sensitive period for sensorimotor learning: behavioral neurophysiology of bird song acquisition

感觉运动学习的敏感期：鸟鸣习得的行为神经生理学

基本信息

批准号：
21H03781
负责人：
橘亮輔
金额：
$ 10.9万
依托单位：
National Institute of Advanced Industrial Science and Technology (2023)The University of Tokyo (2021-2022)
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21H03781/
关键词：
敏感期発声学習可塑性感覚運動学習

项目摘要

本課題では、感覚フィードバックに基づき運動を修正する「感覚運動学習」の敏感期を制御するメカニズム解明を目指し、鳴禽類の歌学習をモデルとしてた行動学・神経生理学的研究をおこなっている。鳴禽の歌の可塑性は、若い鳥では著しく高く、成鳥になると大幅に減少する。このことは発達にともなって感覚運動学習の敏感期が終了することを示している。この行動可塑性に対応する神経回路変化の実体と、敏感期の終了を制御する生理化学因子を明らかにすることを目的としている。2022年度は前年度に構築した行動実験体制に加えて、電気生理計測、血中ホルモン濃度計測を開始した。電気生理計測ではテトロードを用いて歌神経核から2か月に渡って安定的に神経活動を計測する手法を確立した。血中ホルモン濃度計測では、血液採取・血漿抽出保存・抗体プレートによる定量の一連の手法を確立できた。加えて、歌発声に関与する最初期遺伝子発現を調べるためのRNAseq実験に着手した。脳切片より歌神経核内と核外近傍より組織を抽出する手法を確立し、シーケンシングを外注することで最初期遺伝子の発現量を定量できることを確認した。また、行動実験より得られた歌データの音響解析をすすめた。その結果、騒音群では無騒音群に比較して、騒音停止直後は歌シラブルが未分化であるものの、その後２週間ほどで急激に分化が進むことが分かった。このことは、一定期間感覚フィードバックを遮断することで、感覚運動学習の敏感期が延長した可能性を示唆している。得られた成果について、日本音響学会聴覚研究会などで発表した。

这项工作旨在阐明控制“ Sensorymotor学习”敏感时期的机制，该机制根据感觉反馈修改运动，并进行行为和神经生理学研究，以鸣禽中的歌曲学习建立。在幼鸟中，鸣禽的可塑性明显更高，在成年鸟中显着降低。这表明感觉运动学习的灵敏度以发展结束。目的是阐明与控制敏感时期结束的行为可塑性和生理化学因素相对应的神经回路变化的实体。在2022年，除了上一年建立的行为实验结构外，我们还开始测量电生理学和血液激素浓度。在电生理测量中，我们建立了一种使用Tetrode在两个月内从歌曲神经核中稳定地测量神经活性的方法。在测量血压浓度时，建立了一系列用于血液收集，血浆提取和储存的方法，并建立了使用抗体板进行定量的方法。此外，我们开始了一个RNASEQ实验，以研究与声音发声有关的最早基因的表达。我们建立了一种方法，可以从大脑切片和核外部的歌曲神经的核中提取组织，并确认可以通过外包测序来量化最早基因的表达水平。我们还建议对从行为实验获得的歌曲数据进行声学分析。结果，发现与嘈杂的群体相比，噪声停止后立即无法分化，但分化在大约两周内迅速发展。这表明，在一定时间段内阻止感觉反馈可能会延长感觉运动学习的灵敏度。获得的结果呈现在日本和其他地方的声学学会。