神経科学：鳥のさえずりの練習とパフォーマンスの根底にある神経ダイナミクス

音楽や運動の技能は、集中的な練習を通じて学習・維持され、これによって聴衆・観衆に対する正確で信頼できるパフォーマンスが可能になる。そのため、そうした複雑な行動を理解するには、練習中とパフォーマンス中の両方で脳がどう機能しているかに目を向ける必要がある。キンカチョウ（Taeniopygia guttata）の雄が学習を通して生み出す求愛歌は、雌がいないときにはさまざまに変化するが、雌がいると、より定型的になる。こうした差異は、単独ではさえずりの練習であり、雌がいるとパフォーマンスになることを反映していると考えられ、これは、2つの状態においてニューロンが運動のばらつきをいかに符号化し、調節するかを調べるのに有用な実験系になる。今回我々は、さえずりの練習では、大脳基底核の有棘ニューロン（SN）集団のカルシウムシグナルが、皮質求心性のものと比べて大きく変動していることを示す。対照的に、雌に向けたパフォーマンス中は、SNのカルシウムシグナルは強く抑制されており、練習中にSNの活動を光遺伝学的に抑制すると発声のばらつきは大きく減少した。教師なしの機械学習法によって、特異的なSN活動パターンが、練習におけるさまざまなさえずりにマッピングされた。さらに我々は、ノルアドレナリン作動性シグナル伝達が、SNの活動を直接抑制して歌のばらつきを抑えることを立証した。このように、SN集団は、練習における発声の探索を符号化・駆動しており、ノルアドレナリンによるSN活動の抑制が、聴衆に向けた定型的で正確なさえずりのパフォーマンスを促進している。

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