神経回路：さえずり学習のシナプス部位

模倣による学習は、言語表現や音楽表現の基礎であるが、その神経基盤については明らかにされていない。若い雄のキンカチョウは、さえずりに特化した皮質基底核回路依存的な過程において、教師となる成鳥の多音節のさえずりを模倣しており、これは、模倣性運動学習のシナプス基盤を明らかにするための強力な系となる。皮質基底核シナプスの特定のセットにおける可塑性が、さえずりにおける学習に関連した速やかな変化を駆動した後に、これらの変化がそれに引き続いて下流の回路で固定されるとする仮説が立てられている。しかし、この仮説は検証されておらず、学習が最初に起こるシナプス部位は不明である。本研究で我々は、さえずり学習を定量化する計算的枠組みと、皮質基底核回路内およびその下流でのシナプス特異的な光遺伝学的および化学遺伝学的操作とを組み合わせることで、幼鳥がさえずりを学習する際の急速な発声変化の獲得と発現を駆動する、特定の皮質基底核シナプスを特定し、これらの変化が固定するには数時間の時間スケールを要することを明らかにした。さらに、基底核でのシナプス後活動を一過性に増強すると、学習速度が短時間加速し、さえずりが持続的に変化した。このことから、基底核の活動と速やかな学習との直接的な結び付きが実証された。今回の結果は、若い鳴禽のさえずり学習を可能にする特定の皮質基底核シナプスの場所を明らかにし、この模倣学習パラダイムの回路論理と行動時間スケールを示している。

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