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

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。

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。