発声経験依存的エピゲノム制御を介した学習臨界期形成機構の解明

ヒトの言語獲得を含む発声学習では手本となる音を聞き、自発的に発声練習を繰り返すことによって学習が成立する。またこの学習には学習臨界(適応)期が存在し、その期間を過ぎると正常な学習ができない。しかし、発声学習における学習臨界期を制御する脳内神経メカニズムは十分に理解されていない。私は『脳内特定部位における発声練習経験依存的な神経可塑性に関わる遺伝子群の発現調節が学習臨界期間の制御に影響を与える』とする仮説をもとに、学習臨界期中に発声行動練習を阻害した個体を用いて研究を進めてきた。昨年度までの研究ではソングバード脳内の発声行動生成に特化した神経核RAにおけるArc遺伝子発現誘導率、樹状突起スパイン密度、そして発声学習能力のすべてが加齢非依存的に、長期の発声練習経験を通して制御される事を明らかにしてきた。以上の結果から、本年度では次世代シークエンスによるRNA-seq結果をもとに、加齢非依存かつ発声練習経験依存的なふるまいを示す遺伝子群を探索し、神経活動依存的な70個の遺伝子群を検出した。これらの遺伝子群の脳内発現パターンをin-situ hybridizationで確認した結果、これまで着目してきた神経核RAが、脳内歌神経核の中でも特に遺伝子発現調節のホットスポットであることが判明した。季節性で発声学習臨界期を繰り返すカナリアの脳を用いて同様の遺伝子群の発現誘導率の変化を追ったところ、カナリアでもこれらの遺伝子群は歌の固定化と共に発現低下されるが、歌の再編成期になると再び誘導されることがわかった。この結果は、神経核RAにおける比較的少数の遺伝子群の発現誘導率調節こそが発声学習臨界期制御の本質であるとの可能性を強く示唆している。

ヒトの言語獲得を含む発声学習では手本となる音を聞き、自発的に発声練習を繰り返すことによって学習が成立する。またこの学習には学習臨界(適応)期が存在し、その期間を過ぎると正常な学習ができない。しかし、発声学習における学習臨界期を制御する脳内神経メカニズムは十分に理解されていない。私は『脳内特定部位における発声練習経験依存的な神経可塑性に関わる遺伝子群の発現調節が学習臨界期間の制御に影響を与える』とする仮説をもとに、学習臨界期中に発声行動練習を阻害した個体を用いて研究を進めてきた。昨年度までの研究ではソングバード脳内の発声行動生成に特化した神経核RAにおけるArc遺伝子発現誘導率、樹状突起スパイン密度、そして発声学習能力のすべてが加齢非依存的に、長期の発声練習経験を通して制御される事を明らかにしてきた。以上の結果から、本年度では次世代シークエンスによるRNA-seq結果をもとに、加齢非依存かつ発声練習経験依存的なふるまいを示す遺伝子群を探索し、神経活動依存的な70個の遺伝子群を検出した。これらの遺伝子群の脳内発現パターンをin-situ hybridizationで確認した結果、これまで着目してきた神経核RAが、脳内歌神経核の中でも特に遺伝子発現調節のホットスポットであることが判明した。季節性で発声学習臨界期を繰り返すカナリアの脳を用いて同様の遺伝子群の発現誘導率の変化を追ったところ、カナリアでもこれらの遺伝子群は歌の固定化と共に発現低下されるが、歌の再編成期になると再び誘導されることがわかった。この結果は、神経核RAにおける比較的少数の遺伝子群の発現誘導率調節こそが発声学習臨界期制御の本質であるとの可能性を強く示唆している。