感覚運動学習の臨界期制御に関与する神経分子基盤の解明

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音声発声学習は,聴覚フィードバックを介して発声出力を制御することで成立する感覚運動学習を根幹としている.この学習は学習臨界期と呼ばれる学習に適した期間を有し,その期間を過ぎると発声パターンは固定化し新たに学習が行われることはない.これまでに音声発声学習に関わる神経分子基盤はほとんど明らかにされていない.本研究はソングバードを用い,聴覚フィードバックの有無による発声学習臨界期中の脳内遺伝子発現への影響を検証することを目的としている.学習開始前の聴覚除去により聴覚入力を阻害した個体が、通常より遅延しながらも発声パターンを固定化することをこれまでの研究で明らかにした。この実験系を利用し,発声パターン固定化までの脳内遺伝子発現動態について、聴覚入力の有無による影響を調べるためDNAマイクロアレイを実施した。発声パターンの固定化に関わる2つの神経核HVC(時系列配列に関与)とRA(音響特性に関与)の領域特異的な発現変化を調べた。現在得られている解析結果から、脳内に発現している遺伝子群の約10%が発達過程で、発声制御に関わる神経核において発現制御を受けていることが示唆された。これら約10%の遺伝子群のうちの約15%が聴覚除去により聴覚フィードバックがなくなったにも関わらず、正常個体と同様の有意な発現変動を示した。このことは、発達過程で発現変動を示す遺伝子群の大部分が聴覚依存的な制御を受けており、残りの約15%の遺伝子群の発現変動が遺伝的にプログラムされている可能性を示唆する。聴覚除去により影響を受けた遺伝子群については発現変動の有意差はなくなったが、全体的な発現傾向は正常個体と類似していた。これは、発達過程における遺伝子発現制御の大枠は遺伝的にプログラムされているが、聴覚入力が発現量やタイミングなどの精緻な発現制御に関与していることを示唆する。