感覚処理の主要な推進力であることが示されている神経伝達物質-ScienceDaily

by REVOLUSYNAPSE
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マサチューセッツ大学アマースト校の神経科学者は、ドーパミンが鳴き鳥が複雑な新しい音を学習する方法において重要な役割を果たすことを新しい研究で実証しました。

で公開 Journal of Neuroscience、ドーパミンがキンカチョウの聴覚パリウムの可塑性を促進するという発見は、複雑な刺激をコードする脳の領域におけるこの神経伝達物質の機能の理解を進めるための新しい基礎を築きます。

「人々はドーパミンを報酬と喜びと結びつけます」と、上級著者のルーク・レマージュ・ヒーリーの研究室で博士号を取得した筆頭著者のマテウス・マセド・リマは言います。 UMassAmherstの神経科学および行動大学院プログラムの学生。 「ドーパミンが学習に関与していることは非常によく知られている概念です。しかし、脳の感覚処理に関連する領域のドーパミンに関する知識は限られています。この脳領域が新しい音を学習する方法にドーパミンが役割を果たしているかどうかを理解したかったのです。または音によって変化します。」

鳴き鳥の口頭学習を研究することは、話し言葉がどのように学習されるかについての洞察を提供し、行動神経科学者のRemage-Healey、心理学および脳科学の教授を追加します。 「ドーパミンを使って音と意味を結びつけるというこの戦略を思いついたのは鳴き鳥だけではありません。ここには、人間として私たちが興味を持っている類似点があります。」

研究チームは、invitroおよびinvivoでさまざまな実験を行い、顕微鏡下で、ビデオを見たり音を聞いたりしている生きている鳥の脳にニューロンを突っ込みました。 最終的に、科学者たちは、ドーパミンの役割についての仮説を裏付けるために、解剖学的、行動的、生理学的な証拠を入手しました。

研究者らは、抗体を使用して、ドーパミン受容体が鳴き鳥の聴覚脳の多くの種類のニューロンに存在することを示しました。ドーパミン受容体は抑制性または興奮性であり、エストロゲンを生成する酵素を含んでいる可能性があります。 「Dr.Remage-Healeyの研究によると、両性の鳴き鳥の聴覚脳では、鳥の鳴き声を聞いたり、別の鳥を見たりするときなど、社会的状況でニューロンがエストロゲンを生成します。ドーパミンとエストロゲンが音の中で一緒に働いているのではないかと考えています。学習プロセスですが、ドーパミンが鳴き鳥の脳にどのように影響するかについてはまだ多くのことがわかっていなかったため、この作業はドーパミンに焦点を当てました」と、現在メリーランド大学の博士研究員であるマセドリマは説明します。

マセドリマは、よく知られているパブロフの犬の実験と同様のテストを開発しました。このテストでは、鳥が部屋に一人で座ってランダムな音が鳴り、すぐに他の鳥の静かなビデオが表示されました。 「私たちは、意味のない音(トーン)と、ビデオのもう1つの鳥である行動に関連するものとの関連に焦点を当てたかったのです」と彼は言います。

研究者たちは、ニューロンが変化または可塑性を経験するときに発現することが知られている遺伝子マーカーを使用して、このサウンドビデオペアリング後の鳥の聴覚脳領域を調べました。 「我々は、ドーパミン受容体発現ニューロンの左半球、聴覚領域の腹側部分におけるこの遺伝子発現のこの非常に興味深い増加を発見しました。これは、学習プロセスを反映し、音声学習のための人間の脳の側性化と並行しています」とMacedo-Limaは言います。 。

ニューロンの基本的なシグナル伝達に対するドーパミンの効果を示すために、研究者らは、ニューロンが受け取る電流を制御および測定する全細胞パッチクランプ法を使用しました。 彼らは、ドーパミンの活性化が抑制を減少させ、興奮を増加させることを皿で発見しました。

「この1つの変調器は、停止信号をランプダウンし、移動信号をランプアップするようにシステムを調整しています」とRemage-Healey氏は説明します。 「これは、動物が音をエンコードする方法をシンプルかつ強力に制御するメカニズムです。これは、脳のこの部分で刺激が登録され、伝達される方法を変えることができる神経化学的レバーです。」

その後、チームは生きている鳥の脳細胞を痛みを伴わずに調べました。 「ドーパミンを投与したときに起こったことは、細胞全体のデータから予測したとおりでした」とMacedo-Lima氏は言います。 「ドーパミン作動薬を投与すると、抑制性ニューロンの発火が少なくなり、興奮性ニューロンの発火が多くなることがわかりました。」

鳥が他の鳴き鳥から鳥のさえずりを演奏されたときに同じ効果が発生しました-ドーパミン活性化が起こったとき、興奮性ニューロンはより多く反応し、抑制性ニューロンはより少なく反応しました。 「実際の関連する音を聞いて、生きている動物の皿で見たものを再現できてうれしかったです」とMacedo-Lima氏は言います。

ドーパミンの活性化はまた、これらのニューロンを動物に提示された新しい歌に適応させることができなくなりました。これは、感覚学習におけるドーパミンの役割の仮説を強く裏付けています。 「現在、ドーパミンがほとんどの動物の感覚学習にどのように影響するかはわかりませんが、この研究は、人間などの複雑な音を学習する必要のある脊椎動物全体でこのメカニズムがどのように機能するかについて多くの手がかりを与えます」とMacedo-Limaは言います。



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