几种类型鸟鸣啭学习行为差异与鸣唱语句产生和维持的生理学机制

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    31360517
  • 项目类别:
    地区科学基金项目
  • 资助金额:
    52.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    C0403.动物生理与行为
  • 结题年份:
    2017
  • 批准年份:
    2013
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2014-01-01 至2017-12-31

项目摘要

Song learning is a complicated and learned behavior, birdsong relies on auditory feedback during song learning process. Studies on song learning and its neural basis have important significance to reveal mechanisms about human language learning and mammalian sex differences. Previous studies have shown auditory feedback is necessary to maintain the stability of birdsongs in zebra finches and Bengalese finches. Removal of auditory feedback by deafening can make the singing behavior diminished dramatically. This project plans to use the neural tracing techniques, electrophysiological methods, fluorescence double-labeling, in vitro tissue culture,gene knockdown and overexpression as well as many other methods to study the relationship between song learning behavior and related brain structure in different kinds of songbirds, compare birds song learning behavior with the neural basis of auditory vocal center development and its regulatory mechanism, also we will examine male and female differences in the regulation of brain development. Our work will be divided into following parts: 1) explore the relationship between song learning and vocal control nuclei in different kinds of songbirds; examine the difference in nuclei connections and whether the abundance of nuclei connections can contribute to the song complexity; 2) study the correlation between song complexity and newborn neurons by examining the generation, migration, differentiation and apoptosis of newborn neurons at different stages of song learning in songbirds; check whether newborn neurons added to the vocal center is required for maintaining a continuous learning statement at adult; 3) use gene microarray screening to identify differentially expressed genes between male and female, then we can study the functions of these male-specific genes during song learning process; 4) Examine the changes in brain ultrastructures(the class and number of the synapses, dentritic spines, synaptic vesicles and the length of postsynaptic density) and the expressions of related proteins in songbirds with surgery damage induced deafness to reveal the relationship between auditory feedback and the song learning process. This study will greatly expand our knowledge in the neural mechanisms of male and female behavior differences, provide some theoretical basis of birds song learning behavior and song control nuclei development as well as neural plasticity, and will also provide important implications for the mammalian brain differences between male and female.
鸣禽的鸣唱学习及其脑内结构的研究对于揭示人类语言学习及哺乳动物性别差异等方面都有重要的意义。本项目拟通过示踪神经技术、电生理、荧光双标、体外组织块培养以及基因抑制、过表达等多种方法研究不同鸣禽发声行为与脑内结构之间的关系,比较鸟类发声学习行为与听觉发声中枢的发育及其调控机制,以及脑发育调控的雌雄差异的神经机理。拟开展如下工作:1)比较不同种类鸣禽鸣唱学习与发声控制核团之间的关系;2)通过鸣唱学习不同阶段的鸣禽脑内新生神经元的发生,研究鸣唱复杂性与新生神经元发生的关系;3)通过基因差筛得到具有雌雄表达差异的基因,研究具体基因对鸣唱学习的影响;4)通过损毁致聋技术研究听觉损伤后的脑内超微结构变化及相关分子蛋白水平的变化差异。本研究为揭示脑发育调控的雌雄差异的神经机制,鸟类鸣啭学习行为与其发声控制中枢的发育及神经可塑性机理提供一定的理论依据,也将为理解哺乳类脑的雌雄差异现象提供重要的参考资料。

结项摘要

用电生理、荧光双标、体外组织块培养、基因抑制和过表达研究了:1)白腰文鸟、斑胸草雀和百灵鸟鸣唱学习复杂性与发声核团大小等成正相关;2)鸣唱学习中脑内新生神经元的发生与鸣唱的复杂性成正相关。体外培养脑片,雄鸟VZ 区细胞线密度高于雌鸟。加了雌激素后,雌鸟VZ 区细胞的线密度有显著提高;3)基因差筛得到雌雄表达差异的基因,Notch基因显著影响了VZ及HVC区的发育,雌激素对Notch1 mRNA 水平表达有显著的影响,转染Notch1干扰慢病毒后雄性斑胸草雀HVC核团内BrdU、NeuN双标数、HVC、RA体积增加,鸣曲音节重复数增多。基因沉默HVC的ERBIN和ERBB2表达后,改变了鸣唱语句和音节,HVC的体积变小,抑制了HVC背侧VZ区的细胞增殖和分化。4)双侧损毁NIf,非典型鸣曲缺失或缩短,降低了鸣曲的复杂性;Uva损毁后HVC中间神经元的放电率显著上升,Uva抑制了HVC中间神经元的活性。5)分别损毁幼鸟的发声中枢和致聋后,NM 核团的体积下降,RA突触数量增加,突触后致密带(PSD)的长度降低、轴-树突触的PSD厚度升、凸型突触降低、平型突触增加、穿孔突触减少; RA神经元的放电率降低,峰峰间隔增加, 致聋鸟比隔离鸟更为严重,均干扰了HVC对RA间投射的建立;6)耳蜗摘除导致听觉剥夺,脑内听觉及发声通路中抑制性神经递质r-氨基丁酸(GABA) 及其受体的表达,听觉通路内GABA和GABAA-R的阳性标记细胞增加, 发声运动通路中GABA和GABA-R的阳性标记细胞数均显著减少;致聋后HVC、RA内表达Calbindin D-28K、 Calretinin的标记细胞减少, X区内表达P物质的阳性纤维末梢减少,表明Calbindin D-28K及Calretinin两种钙结合蛋白、P物质参与了鸣唱与听觉的整合。本研究为揭示脑发育调控的雌雄差异的神经机制,鸟类鸣啭学习行为与其发声控制中枢的发育及神经可塑性机理提供重要的参考资料。

项目成果

期刊论文数量(7)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Sexual Differences in Cell Loss during the Post-Hatch Development of Song Control Nuclei in the Bengalese Finch.
孟加拉雀鸣叫控制核孵化后发育过程中细胞损失的性别差异
  • DOI:
    10.1371/journal.pone.0125802
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    PloS one
  • 影响因子:
    3.7
  • 作者:
    Chen X;Li J;Zeng L;Zhang X;Lu X;Zuo M;Zhang X;Zeng S
  • 通讯作者:
    Zeng S
损毁成年白腰文鸟前脑界面核对鸣曲复杂性的影响
  • DOI:
    10.16360/j.cnki.jbnuns.2016.05.006
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    北京师范大学学报(自然科学版)
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    张一彤;曾少举;张信文;张学博
  • 通讯作者:
    张学博
Remodeling of Dendritic Spines in the Avian Vocal Motor Cortex Following Deafening Depends on the Basal Ganglia Circuit
震耳欲聋后鸟类发声运动皮层树突棘的重塑取决于基底神经节回路
  • DOI:
    10.1093/cercor/bhw130
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    Cerebral Cortex
  • 影响因子:
    3.7
  • 作者:
    Zhou Xin;Fu Xin;Lin Chun;Zhou Xiaojuan;Liu Jin;Wang Li;Zhang Xinwen;Zuo Mingxue;Fan Xiaolong;Li Dapeng;Sun Yingyu
  • 通讯作者:
    Sun Yingyu
Sexual Differences in Cell Proliferation in the Ventricular Zone, Cell Migration and Differentiation in the HVC o Juvenile Bengalese Finch
幼年孟加拉雀心室区细胞增殖、HVC细胞迁移和分化的性别差异
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2014
  • 期刊:
    Plos One
  • 影响因子:
    3.7
  • 作者:
    Qiong Chen;Xuebo Zhang;Yueliu Zhao;Xin Zhou;Lina Sun;Shaoju Zeng;Mingxue Zuo;Xinwen Zhang
  • 通讯作者:
    Xinwen Zhang
Hair cell regeneration or the expression of related factors that regulate the fate specification of supporting cells in the cochlear ducts of embryonic and posthatch chickens
毛细胞再生或调节胚胎和孵化后鸡耳蜗管中支持细胞命运规范的相关因子的表达
  • DOI:
    10.1016/j.heares.2015.12.001
  • 发表时间:
    2016-02-01
  • 期刊:
    HEARING RESEARCH
  • 影响因子:
    2.8
  • 作者:
    Jiang, Lingling;Jin, Ran;Zeng, Shaoju
  • 通讯作者:
    Zeng, Shaoju

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其他文献

地标对犬蝠空间记忆的影响(英文)
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    动物学研究
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    曾玉;巩艳艳;朱光剑;张信文;张礼标;杨剑
  • 通讯作者:
    杨剑
Changes in ultra-structures and electrophysiological properties in HVC of untutored and deafened Bengalese finches relation tu normally reared birds:Implications for song learning
未经训练和耳聋的孟加拉雀的超微结构和电生理特性的变化与正常饲养的鸟类的关系:对歌曲学习的影响
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2012
  • 期刊:
    Brain Research Bulletin
  • 影响因子:
    3.8
  • 作者:
    张信文
  • 通讯作者:
    张信文
听觉剥夺对成年雄性斑胸草雀鸣唱行为和LMAN核团的影响
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    海南师范大学学报(自然科学版)
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    刘钟泽;孙颖郁;张信文;杨思远
  • 通讯作者:
    杨思远
离子型谷氨酸受体AMPA 亚型GluR2在成年斑胸草雀鸣唱系统的分布
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    北京师范大学学报(自然科学版)
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    刘武林;孙颖郁;张信文
  • 通讯作者:
    张信文
成年雌雄八哥端脑室带区新生细胞增殖的差异比较
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2013
  • 期刊:
    海南师范大学学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    张玉娜;张学博;曾少举;张信文
  • 通讯作者:
    张信文

其他文献

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张信文的其他基金

鸣禽与非鸣禽致聋、损伤听觉和发声控制核团后中枢神经结构及其功能变化的比较研究
  • 批准号:
    31560275
  • 批准年份:
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致聋与正常鸟听觉发声学习核团的结构、机能差异的机理
  • 批准号:
    30060027
  • 批准年份:
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  • 资助金额:
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鸟类发声学习与记忆的形成过程及机制的研究
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AI项目解读示例

课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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