Study of neural circuitatory mechanisms underlying stuttering using songbirds

本研究目的として、発声学習時の大脳基底核ループ経路の機能異常にあるとする『大脳基底核ループ機能異常』仮説を検証することを目的にしている。これを踏まえ、以下の2点に関して研究を進めた。(1) 本研究でフォーカスする大脳基底核歌神経核（Area X）を構成する全細胞タイプの同定及び、その構成比を検証した。吃音発症原因にドーパミン受容体D1RとD2Rタイプの発現比率の異常の存在を伺わせる知見が多く存在する。このために、シングルセルRNA発現解析実験を実施し、大脳基底核内に存在する細胞タイプに選択的に発現しているドーパミン、及びアセチルコリン、セロトニン等の神経修飾物質受容体サブタイプの同定を進めた。ドーパミン受容体D1RとD2Rタイプの鳴禽類キンカチョウ成鳥の大脳基底核Area Xにおけるmedium spiny neuron（MSN）では、それぞれD1R、もしくはD2Rのみ発現する細胞のみならず、両方のサブタイプを発現している細胞がMSNの20~30%におよぶことが明らかになってきた。これらの細胞比率が発声学習臨界期中に変動するのか、また異常繰り返し発声を誘導した個体において、正常発声個体と有意な違いを示すドーパミン受容体発現細胞の有無を今後明らかにする必要がある。(2) 昨年度本研究ではアデノ随伴ウイルス（Adeno-associated virus: AAV）によるmiR30バックボーンにしたshRNAi法を導入した。ドーパミン受容体遺伝子を含めた種々の候補遺伝子を対象とした遺伝子ノックダウン実験を脳内in vivo実験として進めている。その際、発声学習臨界期後で繰り返し音素を多く生成する個体とそうでない個体の２群に分け、発声運動制御の観点から異常繰り返し発声行動の誘発の違いが生じるのか行動実験を開始した。

本研究目的として、発声学習時の大脳基底核ループ経路の機能異常にあるとする『大脳基底核ループ機能異常』仮説を検証することを目的にしている。これを踏まえ、以下の2点に関して研究を進めた。(1) 本研究でフォーカスする大脳基底核歌神経核（Area X）を構成する全細胞タイプの同定及び、その構成比を検証した。吃音発症原因にドーパミン受容体D1RとD2Rタイプの発現比率の異常の存在を伺わせる知見が多く存在する。このために、シングルセルRNA発現解析実験を実施し、大脳基底核内に存在する細胞タイプに選択的に発現しているドーパミン、及びアセチルコリン、セロトニン等の神経修飾物質受容体サブタイプの同定を進めた。ドーパミン受容体D1RとD2Rタイプの鳴禽類キンカチョウ成鳥の大脳基底核Area Xにおけるmedium spiny neuron（MSN）では、それぞれD1R、もしくはD2Rのみ発現する細胞のみならず、両方のサブタイプを発現している細胞がMSNの20~30%におよぶことが明らかになってきた。これらの細胞比率が発声学習臨界期中に変動するのか、また異常繰り返し発声を誘導した個体において、正常発声個体と有意な違いを示すドーパミン受容体発現細胞の有無を今後明らかにする必要がある。(2) 昨年度本研究ではアデノ随伴ウイルス（Adeno-associated virus: AAV）によるmiR30バックボーンにしたshRNAi法を導入した。ドーパミン受容体遺伝子を含めた種々の候補遺伝子を対象とした遺伝子ノックダウン実験を脳内in vivo実験として進めている。その際、発声学習臨界期後で繰り返し音素を多く生成する個体とそうでない個体の２群に分け、発声運動制御の観点から異常繰り返し発声行動の誘発の違いが生じるのか行動実験を開始した。