Study of neural circuitatory mechanisms underlying stuttering using songbirds

利用鸣禽研究口吃背后的神经回路机制

基本信息

批准号：
21K18265
负责人：
和多和宏
金额：
$ 16.47万
依托单位：
Hokkaido University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Challenging Research (Pioneering)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-07-09 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

项目摘要

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。

本研究的目的是验证“基底神经节环路功能障碍”的假设，该假设与发声学习过程中基底神经节环路通路的异常功能有关。基于此，我们进行了以下两点研究。 (1)我们鉴定了构成本研究重点的基底神经节宋核（X区）的所有细胞类型，并验证了它们的组成比例。许多研究结果表明，多巴胺受体 D1R 和 D2R 类型的表达比例异常是口吃的原因。为此，我们进行了单细胞 RNA 表达分析实验，并鉴定了在基底神经节 Ta 中选择性表达的神经调节剂（如多巴胺、乙酰胆碱和血清素）的受体亚型。在具有多巴胺受体 D1R 和 D2R 的成年鸣禽斑胸草雀 X 区的中型多棘神经元 (MSN) 中，不仅有只表达 D1R 或 D2R 的细胞，而且有 20% 的细胞也表达这两种亚型。 30% 的 MSN未来有必要明确在发声学习关键期这些细胞的比例是否发生变化，以及在经过诱导的个体中是否存在与正常发声个体显着不同的多巴胺受体表达细胞。异常地重复发声。 (2)去年，在这项研究中，我们引入了使用腺相关病毒（AAV）作为miR30主干的shRNAi方法。我们正在进行针对各种候选基因（包括多巴胺受体基因）的基因敲除实验，就像大脑中的体内实验一样。当时，我们将受试者分为两组：在声乐学习关键期后产生大量重复音素的个体和没有产生大量重复音素的个体，并开始行为实验，看看在诱导异常重复声乐方面是否存在差异。从发声运动控制的角度来看行为。