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

阐明声乐经验依赖性表观基因组调节介导的学习关键期形成机制

• 批准号: 14J01737
• 负责人: 早瀬 晋
• 金额: $ 2.05万
• 依托单位: Hokkaido University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2014
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2014-04-25 至 2017-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-14J01737/
• 关键词: 発声学習; 学習臨界期; ソングバード; 神経可塑性; エピゲノム

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。

Speech acquisition includes sound learning, sound learning, and self-learning. The critical period of learning exists, and the normal period of learning passes. The critical period of learning is controlled by the internal mental health system. A study on the influence of cognitive plasticity on the development and regulation of genetic subgroups on the control of learning critical period in the specific part of the brain. This year's study focused on the development of specialized acoustic activity in the brain, induction of Arc gene production, dendrimer density, enhancement of acoustic learning ability, and long-term acoustic activity control. This year, the RNA-seq results of the next generation were explored, and 70 genetic subgroups dependent on neural activity were identified. The results of the in-situ hybridization of the gene sub-group were confirmed. The gene sub-group was identified by the gene sub-group's in-situ hybridization. Seasonal sound learning critical period, song reproduction period The results show that the induction rate of a small number of genetic subgroups in the brain is regulated by the nature of the critical period control of acoustic learning.

项目成果

Learning and cognition embedded in animal behabiours"、"Accumulation of vocal experience regulates the critical period of vocal learning in songbirds

“动物行为中的学习和认知”、“发声经验的积累调节鸣禽发声学习的关键期”

• 发表时间: 2016
• 作者: Yamaguchi S.;Hayase S.;Aoki N.;Takehara A.;Ishigohoka J.;Matsushima T.;Wada K.;Homma K.J.;Shin Hayase
• 通讯作者: Shin Hayase

Accumulation of singing experience regulates the critical period of vocal plasticity during birdsong active learning

歌唱经验的积累调节鸟鸣主动学习中声音可塑性的关键期

• 发表时间: 2016
• 作者: Yamaguchi S.;Hayase S.;Aoki N.;Takehara A.;Ishigohoka J.;Matsushima T.;Wada K.;Homma K.J.;Shin Hayase;Shin Hayase
• 通讯作者: Shin Hayase