Research Abstract


Auditory experience-dependent cortical circuit shaping for memory formation in bird song learning

2016年6月21日 Nature Communications 7 : 11946 doi: 10.1038/ncomms11946


ヒトの言語発達と同様に、鳴禽の発声学習は、幼鳥期の聴覚経験に依存する。鳴禽の幼鳥は、発達初期に成鳥チューターのさえずりを聴き、その記憶を形成し、後の感覚運動学習にその記憶を使って、自分のさえずりをつくる。Caudomedial nidopallium(NCM)と呼ばれる高次聴覚皮質は、チューターのさえずりの聴覚記憶が貯蔵されている可能性が指摘されてきたが、電気生理学的な直接証拠があるわけではなかった。今回、自由行動下のキンカチョウ幼鳥のNCMから単一ニューロン活動を記録し、チューターのさえずりの記憶の神経基盤を同定した。チューターのさえずりを聴く経験のあと、少数のNCMニューロン群が、チューターのさえずりに対し、強い選択的な聴覚応答を示した。また、GABA性の抑制の阻害下や睡眠中には、その選択性が下がった。これらを総合すると、経験依存的なGABA性の抑制性神経回路が皮質の聴覚回路を調節し、聴覚皮質ニューロンにチューターのさえずりの記憶のスパースな表現をつくると考えられる。

Shin Yanagihara & Yoko Yazaki-Sugiyama

Corresponding Authors

沖縄科学技術大学院 臨界期の神経メカニズム研究ユニット

As in human speech acquisition, songbird vocal learning depends on early auditory experience. During development, juvenile songbirds listen to and form auditory memories of adult tutor songs, which they use to shape their own vocalizations in later sensorimotor learning. The higher-level auditory cortex, called the caudomedial nidopallium (NCM), is a potential storage site for tutor song memory, but no direct electrophysiological evidence of tutor song memory has been found. Here, we identify the neuronal substrate for tutor song memory by recording single-neuron activity in the NCM of behaving juvenile zebra finches. After tutor song experience, a small subset of NCM neurons exhibit highly selective auditory responses to the tutor song. Moreover, blockade of GABAergic inhibition, and sleep decrease their selectivity. Taken together, these results suggest that experience-dependent recruitment of GABA-mediated inhibition shapes auditory cortical circuits, leading to sparse representation of tutor song memory in auditory cortical neurons.