LMAN
関連概念 : 生物学

[LMAN core: lateral magnocellular nucleus of the anterior nidopallium]

前部巣外套の外側大細胞核。
巣外套の一。
歌回路の一。
MMANの外側(Bottjer et al. 1989; Nottebohm et al. 1982; Okuhata and Saito 1987)。

【分類】

 ◆LMAN core
  ○抑制性神経
    GABAA(Livingston&Mooney,1997)
 ◆LMAN shell(Bottjer,2004)

【神経回路】

 ◆入力
  ・DLM(Livingston and Mooney 1997)
    AMPARNMDAR(発達でNMDAR寄与減少: Bottjer,2005)
  ・midbrain VTA neurons
   (Lewis et al. 1981; Bottjer et al. 1989; Soha,Doupe,1996;
    Gale and Perkel,2006)
    ・DA neurons
    ・NE neurons
 ◆出力
  ・Area X
   (Nixdorf-Bergweiler et al.,1995; Vates,Nottebohm,1997;
    Vates,Nottebohm,1995)
    1個の神経の軸索が分岐して吻側のRAと腹側のArea Xに同時に投射
    topographical(Luo,Perkel,2001)
  ・RA
    NEで出力減少(Sizemore&Perkel,2008)
    HVC-RAのpostに出力
    (Canady et al. 1988; Kubota and Saito 1991;
     Mooney and Konishi 1991)
  ・HVC?(canary: Nottebohm et al., 1982)
    間接的に出力(Hamaguchi&Mooney,2012)

【特徴】

 ◆機能
  ○subsongに必要(Aronov,Fee,2008; Nottebohm et al.,1976)
   ・幼鳥では破壊で発声消失
     成鳥のHVC破壊後のsubsong様発声も、LMAN破壊で消失
   ・学習後の成鳥の歌には必要ない(Kao,Brainard,2005)
     両側MAN破壊(Bottjer et al.,1984; Nordeen&Nordeen,1993)
      少なくとも5週間後までは歌に変化見られず
      Area Xとともに破壊でも同様(Scharff and Nottebohm,1991)
     歌パターンに変化無し(Kao&Brainard,2006)
      変化あり(B.f.: Hampton,Brainard,2009)
  ○歌学習に必要
   (Doya and Sejnowski, 1995; Andalman&Fee,2009; Warren,2011)
   ・35-50dph頃の破壊で学習できない
    (Scharff and Nottebohm,1991; Bottjer et al.,1984)
     歌が単純化して1-2の異常なnotesのみを弱く発声
      周波数変調が少なくphrasingなしに非常に長く続くsong
      RA体積は変わらず
   ・LMANNMDAR阻害で模倣抑制(Basham,Nordeen,1996)
     NMDAR依存のLTP,LTD(Boettiger&Doupe,2001)


   ・破壊で歌学習が止まる
    (Bottjer,Arnold,1984; Scharff&Nottebohm,1991)
     ただし破壊でDLM細胞死も増大(Johnson,Bottjer,1993)
     tutor歌時にNMDA受容体阻害で学習note減少(Basham,Nordeen,1996)
     isolatedで遅れた学習でも必要(Morrison&Nottebohm,1993)
   ・歌学習とともにLMAN活動低下(歌の分散も減少)
     (Kao and Brainard, 2006)
     大人で不活性化で歌の分散増大(Hamaguchi&Mooney,2012)
      蝸牛摘出でも生じるので聴覚フィードバック阻害の効果ではない
      MMAN lesion(2% ibotenic acid 54ul)でも生じる

   ・LMAN-RA不活性化でsyllableとsequenceの分散減少
    (Bottjer,1984; Scharff&Nottebohm,1991; Olveczky,2005)
     声に出すsyllable数の減少とcrystalization
     成長とともにsyllableがよりsimpleにrepetitiveになることも
     RAの発火分散減少を伴う(Olveczky et al.,2005; 2006)
     (Ölveczky,Fee,2011)
  ○成鳥の発声制御
   ・歌唱時に刺激で歌停止や歌いなおし
    (Vu et al., 1994; Wang et al.,2008)
     弱い電気刺激では効果ないのでHVC-X刺激か(Kao et al.,2005)
   ・シラブルの発声特性
     電気刺激30ms後のシラブルで音程や音量10%程度変化(35ms程持続)
     (Kao,Brainard,2005)
      刺激部位に応じて、あるsyllableにのみ効果
   ・シラブル発声の分散を制御
     刺激でピッチ分散増大(Kao,Brainard,2005)
     破壊でピッチ分散減少
     (Kao&Brainard,2006; Kao,Brainard,2005)
      歌可塑性に影響(Brainard and Doupe,2000, 2001;
       Morrison and Nottebohm,1993; Scott et al.,2007;
       Thompson and Johnson,2006; Williams and Mehta,1999)
     破壊でシラブル特性の分散減少
     (Thompson,Johnson,2011)
      FM, entropy, pitch goodness, duration, gap duration
       求愛歌やD1R阻害ではduration分散への効果なし
       (Leblois&Perkel,2012)
      pitch分散への効果は小さい(pitchはSAP計算結果そのまま)
  ○社会的文脈を符号化
   ・undirected songでburst多く発火分散も大きい
    (Sossinka&Bohner,1980; Jarvis et al. 1998;
     Hessler&Doupe,1999; Kao et al.2008)
     破壊でundirected songの分散減少して求愛歌に近づく
     (Kao et al., 2005; Kao&Brainard 2006)
      dancing, head bowing, beak wipingには影響なし
  ○成鳥の歌の可塑性に寄与
   ・阻害でpCAF効果減少だが長期的効果は残存(Andalman&Fee,2009)
   ・破壊でdeafening時の歌劣化が消失(Brainard and Doupe,2000)
     歌パターンも戻る(Nordeen&Nordeen,2010)
   ・破壊で歌神経損傷後に次第に生じる歌変化が消失
     (Williams&Mehta,1999; Hamaguchi,Mooney,2014)
  ○歌の認識
    Area Xとともに破壊でBOS弁別学習遅くなる(Scharff,Cynx,1998)
     ただし別種と同種の歌の区別は阻害されない
    メスでも破壊で他種の歌弁別阻害(canary: Burt,Brenowitz,2000)
    BOS応答細胞はしばしばtutor songにも応答
    (Achiro,Bottjer,2017)
     tutor songに応答してBOSに応答しない細胞は少ない
 ◆活動特性
  ○運動応答
   ・subsong
     RA投射LMAN細胞では発声onset(12/31)やoffset(5/31)で発火
      onset前17.2msにしばしば>100Hz burst
      短いISI後の発声に選択的に発火する細胞もある(7/31)
      HVC破壊でも存在しDLMに依存(Goldberg&Fee,2011)
   ・成鳥の歌唱時の活動(Hessler&Doupe,1999)
     選択性は弱いがtiming選択的にburst(Kao,Doupe,2008)
      syllable選択性は高くない(Hessler&Doupe,1999)
      聴覚feedback阻害しても同様で運動性(Leonardo,2004)
      (Hessler&Doupe,1999; Kozhevnikov&Fee,2007;
       Prather et al.,2008)
     HVC由来の運動情報
      (Kozhevnikov and Fee 2007; Prather et al.2008)
      HVC発火から10-30msで発火
      (Leblois,Perkel,2009; Murugan,Mooney,2013)
      RAよりも遅く発火?(Kimpo,Doupe,2003)
   ・burst発火
     RA神経のNMDAR開口に有利かも(Mooney,2009)
     メス存在下で減少し、発火パターンが安定化
      発火パターン自体は大きく変わらない
      (Hessler&Doupe,1999; Kao et al. 2008)
     発達で変化(Boettiger&Doupe 1998; Bottjer et al.1998)
     年齢とともにburst減少(Kao&Brainard,2006)
      4年齢以上で状況に応じた歌分散変化が完全に消えても残存
      年齢とともにpostでのNMDAR性EPSCの持続時間も減少
      (Stark&Perkel 1999; White et al. 1999;
       Livingston et al. 2000)
   ・聴覚フィードバック
     求愛歌では、歌唱時noiseで応答に変化なし(Leonardo,2004
      発火率・パターン・正確性に変化なし
  ○聴覚応答
   ・聴覚応答は弱い
    (Hessler&Doupe,1999; Doupe&Konishi,1991)
     HVC破壊でも応答残存(Giret,Hahnloser,2014)
   ・BOS選択性細胞
    (Doupe and Konishi,1991; Rosen and Mooney,2000)
     60dですでにある(Solis&Doupe,1997)
      adultと比較すると逆順再生にもよく応答
       Area Xとは異なり他の歌を抑制してBOS生成する傾向
      学習による歌の安定化につれ選択性増大(Solis&Doupe,1997)
     発声神経切除後も多くの細胞は歪んだBOSに選択性を示す
     (Solis and Doupe,1999; Roy&Mooney,2007)
      歌唱が変化する前にすでに生じる
      選択性は低い(Solis&Doupe,2000)
   ・tutor song応答細胞(特にsensorimotor learning)
     多くはBOS選択性も有する(Achiro&Bottjer,2013)
      少数の細胞でtutor song選択性高い(Solis and Doupe,1997)
      tutor song選択性細胞は少ない(Solis and Doupe, 1999)
     tutor song-selective LMAN neuronsは発声神経切除しても存在
      (Solis&Doupe,1999)
     複数のtutorから学習すると先行tutor song選択性が消失
      (Yazaki-Sugiyama and Mooney,2004)
      そのためBOS細胞がtutor song細胞より多いのかも(Mooney,2009)
 ◆膜特性
  ・膜電位-75mV程度でRNは100MO程度
    (Livingston&Mooney,1997; White,Mooney,1999)
  ・NMDAR
    発達で減少
    (Aamodt,Nordeen,1992; Basham,Nordeen,1996;
     Carrilo&Doupe,1995)
     発達でDLM由来のNMDAR電流が早くなる
     (Livingston&Mooney,1997)
     NR2Bの割合減少(Basham et al.,1999)
     isolate期間を延ばすと早くなりにくい
      (Livingston,Mooney,2000)
  ・T型カルシウム・チャネル(Livingston&Mooney,1997)
    fledgling時には状況によって低閾値Ca spikeでburstする細胞80%
     juvenile以降は順応型発火
 ◆形態
  ○巨大な細胞体
  ○軸索
   ・Area Xへの投射
     axon branch多く網状だが局所的に投射(Stetner,Fee,SfN2012)
      shaftに入力する傾向(Kornfeld,Fee,SfN2012)
 ◆ホルモン
  ・テストステロン
    発達期の投与でAMPAR,NMDAR応答特性早まる(White,Mooney,1999)
     AMPA割合増大、dend全長・スパイン密度も増大
      AMPA,NMDAともにpeak応答増大する傾向
  ・アンドロゲン蓄積(Arnold,Pfaff,1976; Arnold&Saltiel,1979)
  ・アンドロゲン受容体阻害で歌ピッチ不安定
   (Ball&Alward,2017SfN)
 ◆その他
  ・undirectedに顕著な歌のばらつきがzenk発現と相関
   (Chipping sparrows: Liu & Nottebohm,2005)
  ・neuortrophin出して神経新生でばらつき生じさせるかも(Brainard)
   (Scharff and Nottebohm,1991; Johnson et al., 1997;
    Kittelberger and Mooney,1999; Rasika et al., 1999;
    Li et al., 2000)
  ・学習の過程25-53dph程度で神経数激減(Bottjer et al 1985)
    細胞死はRAへの出力やアンドロゲン発現によらない(Korsia&Bottjer,1989)
  ・幼年期(<20dph)のLMAN破壊でRA細胞死促進(Johnson&Bottjer,1994)
  ・マーカー
    CGRP(Bottjer et al.,1997)
    nAChRα5,7とnAChRβ2の発現高い(Asogwa,Wada,2022)
 ◆比較遺伝学
  ・遺伝子発現がヒトのブローカ野と類似だが相関弱い
   (Pfenning,Jarvis,2014)
 ◆HVCへの影響(Kimpo,Doupe,2003; Hahnloser,2006)
  ・LMAN-Area X-VP?-A11-HVC(Hamaguchi&Mooney,2012)
    LMAN電気刺激やBMI puffで同側HVC応答
     LMAN shell-Ad経由ではない
     NIfMMANでも活動(Uvaは活動せず)
      ただしNIFやMMANにGABA puffで伝播阻害できず
  ・直接出力の可能性(canary: Nottebohm et al., 1982)

2014/08/04 masashi tanaka

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