[robust nucleus of arcopallium]
[robustus archistriatalis; robust nucleus of the archistriatum]

オスの歌鳥にのみ存在する、歌の制御に関与する神経核。
弓外套beltの内側縁のAIに位置。

【分類】

　◆dRA
　　・主にVRNへ出力して呼吸制御
　◆vRA
　　・主にnXIItsへ出力して鳴管筋制御

【神経回路】

　◆入力
　　・HVC-RA（SMP）
　　　　AMPAR主体
　　　　　(Kubota&Saito,1991; Mooney&Konishi,1991; Mooney,1992;
　　　　　 Stark&Perkel 1999)
　　　　plastic song獲得頃にterminal密になる
　　　　　(Herrmann&Arnold 1991; Akutagawa&Konishi,1994;
　　　　　 Mooney&Rao,1994)
　　・LMAN（AFPの結果）
　　　　(Nottebohm et al.1982; Okuhata&Saito 1987;
　　　　 Foster and Bottjer 1998; Luo et al. 2001)
　　　　HVC-RAと同じ樹状突起に入力
　　　　　(Canady et al.,1988;
　　　　　 Mooney&Konishi,1991; Mooney,1992)
　　　　subsongの頃にすでにinnervation存在
　　　　NMDAR主体
　　　　　(Kubota&Saito,1991; Mooney&Konishi,1991; Mooney,1992;
　　　　　 Stark&Perkel 1999)
　　　　　　HVCと同期入力でMg2+はずれて調節かも(Mooney,2009)
　　　　　　　　短期分散とともに長期可塑性もあるかも(Mooney,2009)
　　　　　　　　BDNF関与(Johnson et al. 1997; Li et al. 2000)
　　　　　　　　　BDNF投与でシラブル減少し歌パターンばらつき増大
　　　　　　　　　　(Kittelberger&Mooney,2004)
　　　　　　　　　　　HVC-RA synapse増大
　　　　　　　　　LMAN破壊で24時間以内にHVC-RA synapse減少と増強
　　　　　　　　　　(Kittelberger&Mooney,1999)
　　　　　　　　日照時間短いとLMANとともにNR2B mRNA増大(Singh,Nordeen,2003)
　　　　　　成長でRA背外側(LMAN線維)刺激時のNMDAR時間特性早まる
　　　　　　　(Stark&Perkel 1999; White,Mooney,1999)
　　　　　　　聴覚フィードバックないとjuvenile以降早まらない
　　　　　　　　(Livingston,Mooney,2000)
　　　　　　　成長でLMAN terminal形態単純化(Miller-Sims&Bottjer,2012)
　　　　　　アンドロゲン受容体も存在(Balthazart et al. 1992)
　　　　　　　発達期にテストステロンでNMDAR特性が成熟化
　　　　　　　　(White,Mooney,1999)
　　　　　　NEでEPSC減少(Sizemore&Perkel,2008)
　　・VP: ventral paleostriatumから入力
　　・DA神経
　　　　D1R,D2Rある(Kubikova,Jarvis,2010)が主にD1R(Liao,Li,2012)
　　　　・VTA(canary: Appeltants,Balthazart,2002)
　　　　・PAG(Appeltants,Balthazart,2002)
　　　　　　D1R,PKA依存でNMDA活性時の興奮性高まる(Wang,Li,2015)
　　　　D1R活性化で一時的にRA PNsの膜電位高まり興奮性高まる
　　　　(Liao,Li,2013)
　　　　　D2Rは効果なし
　　・LoC（The locus coeruleus）(Appeltants,Balthazart,2002)
　　　　POMから入力受けてRAへノルアドレナリン出力
　　・subcoeruleus (A6: Appeltants,Balthazart,2002)
　　　　NE入力
　◆出力(Wild,1993)
　　・VRN（背側1/3から出力）
　　　(Nottebohm et al. 1976; Wild,1993)
　　　　・DM
　　　　・RAm(Wild,1993)
　　　　・PAm(Wild,1993)
　　・nXIIts（腹側2/3から出力）(Vicario,1991)
　　　　DMを経てnXIItsに行く経路も
　　　　　背側RAから受けるnXIItsは特にdorsal muscleに投射
　　　　　腹側RAから受けるnXIItsは特にventral muscleに投射
　　・DMP: posterior nucleus of the dorsomedial thalamusへ投射
　　　(Foster,Bottjer,1997; Goldberg&Fee,2012)
　　・DLM: medial nucleus of the dorsolateral thalamusへ投射
　　　(Wild,1993; Vates,Nottebohm,1997; Goldberg&Fee,2012)
　　　　　DLM投射神経は発火率syllable onsetで増大offsetで減少
　　・ICo: intercollicular nucleus
　　　　さらにnXIItsとRAm/r VRGに出力
　　　　破壊で歌阻害されない(Nottebohm,Arnold,2004)
　　・the superior olivary nucleusとspinal lemniscusの間の狭い領域
　　　　介してRAmへ両側から投射
　　・rostral ventrolateral medulla
　　　　介してRAmへ両側から投射
　　・HVC
　　　　dorsal portion of RAから同側HVC(Roberts,Mooney,2008)
　　　　DM-Uva-HVC++
　　　　　(Striedter and Vu, 1998; Wild, 2004)
　　　　　rVRG(DM)刺激で歌停止(Ashmore,Schmidt,2008)

【分類】

　◆projecting neurons
　　　1 motif中に10回くらい10 ms burst(Hahnloser,Fee,2002)
　　　　(平均すると常に12%のRA神経が活動)
　　　　(Yu and Margoliash,1996; Leonardo and Fee 2005)
　　　　　sparseな発火する複数のHVC-RAから入力受ける可能性
　　　　　　divergenceとconvergence(Kittelberger&Mooney,1999, 2005)
　　　　　学習によってburst増大と再現性増大(Olveczky,Fee,2011)
　　　特定の歌のspectralと発火率の相関ない(Leonardo&Fee,2005)
　　　　　同じ音でも異なるタイミングだと複数のRA神経が関与か
　　　発火タイミングのばらつきが歌のjitterと相関
　　　　(Sober et al. 2008)(Chi and Margoliash 2001)
　　　NE入力で過分極して自発発火減少(Solis&Perkel,2006)
　　　　（LMANに効果かも）
　　　互いにAMPARとNMDARで結合(Sizemore&Perkel,2008)
　◆interneurons
　　　projecting neuronsと密に結合
　　　　(Spiro et al. 1999; Sizemore and Perkel,2008)
　　　歌学習でPNへの結合は減るが相互結合は増える(Miller,Brainard,2017)
　　　　大人の歌で抑制情報伝達増やすとピッチと音量増大
　　　　　benzodiazepine midazolamでGABAAR開口確率を増やす
　　　　　CP-AMPAR阻害薬NASPMで抑制入力減少

【特徴】

　◆膜特性
　　・fledging-juvenile/adultでRN250MOから150MO程度まで減少
　　　　(White,Mooney,1999)
　◆発現
　　・多くの神経でPV発現(Wild et al., 2001)
　　　　interneuronでは特にPV発現高くCBも発現
　◆機能
　　○歌の運動指令
　　　　片側破壊で一部のsyllables阻害(canary: Nottebohm,Arbold,2004)
　　　　　効果は数日で生じ、左側で顕著
　　　　発声と呼吸に出力(Vicario,1991; Wild,1993）
　　　　AAV2/9-AMV発現神経のGluClでの抑制で特定のシラブル発声障害
　　　　　(Yazaki-Sugiyama,Lazarus,2015)
　　　　　　順番は変わらない？(but see Fig. 6A)
　　　　聴覚入力(Doupe&Konishi,1991; Vicario&Yohay,1993)
　　　　　　HVCのRA投射細胞は聴覚応答ない（Katz&Gurney,1981; Lewicki,1996）
　　○リズム制御
　　　（Yu&Margoliash,1996; Chi&Margoliash,2001;
　　　　Laje&Mindlin,2002）
　　　　・RAのconnectivity
　　　　　（Herrmann&Arnold,1991; Spiro,Mooney,1999）
　　　　・RAとHVCのreciprocal connections
　　　　　（Roberts,Mooney,2008）
　　　　・RAのsubthreshold oscillation（Mooney,1992）
　　　　　　RA coolingは歌タイミングに影響なし（Long&Fee,2008）
　　　　　　coolingで発火率減少するがHVC由来らしいburst頻度は減少せず
　　○発声の特性制御
　　　・pitch, amplitude, spectral entropy (Dober,Brainard,20)
　　　　　1神経の発火タイミングが分散と8-25%の強い相関
　　　　発火タイミングで歌のfeature説明可能
　　　　(Sober,Brainard,2008; Wohlgemuth,Brainard,2010)
　　　　　RA神経同士の相関は高い(Sober,Brainard,2008)
　　　　　　抑制性神経の機能か(Spiro,Mooney,1999)
　　　　　数msの正確性が必要(Tang,Sober,2015)
　　　・両側破壊で遠鳴きのオスらしさ消失(Fukushima&Aoki,2000)
　　○subsongに必要(Aronov et al.,2008; Nottebohm et al.,1976)
　　○tutor song聞いた夜の睡眠時にburst多い(Shank and Margoliash
2008)
　　　　睡眠時にのみ聴覚応答(Dave&Margoliash,2000)
　◆調節
　　○HTR2（興奮性を高め、自発2倍に: Wood,Perkel,2011）
　　　　serotonergic neurotoxin 5,7-dihydroxytryptamine
　　　　into the third ventricle （Wood,Perkel,2013）
　　　　　　シラブル音程下がり安定性減少
　　○CGRP(Williams,Perkel,SfN2014)
　　　　LMANで発現
　　　　0.01-1uMで自発発火20-150%増大
　　　　　forskolinでも自発発火増大するのでAC経由か
　　○HVCのアンドロゲン受容体
　　　　活性化で歌の安定性増大(Meitzen,Perkel,2007)
　　　　RA神経において細胞膨大を伴う興奮性増大(Meitzen,Perkel,2009)
　　　　阻害で歌ピッチ不安定(Alward,Ball,2017)
　　○アセチルコリン
　　　　basal forebrainからのmAChR介した入力(Meng,Li,2017)
　　　　(Puzerey,Goldberg,2017SfN)
　　　　　長期の阻害で歌学習阻害
　　・コンドロイチン硫酸
　　　　臨界期に学習と共にPV細胞を取り囲む
　　　　(Balmer,Nick,2009)
　　○NE
　　　　LMAN入力を調節(Sizemore and Perkel, 2008)
　　　　歌のピッチと時間の分散を減少(Glaze,Schmidt,2017)
　　　　　阻害剤phentolamineで求愛歌の分散増大
　　○BDNF(Wang,Wada,2019SfN)
　　　trans-regulatoryを調節してキンカチョウらしい歌
　◆可塑性
　　・projecting neurons間興奮性シナプスのLTD(Sizemore&Perkel,2011)
　　　　post 0mV脱分極 + pre 5Hz 2min刺激でEPSC抑制
　　　　　100Hz刺激1sでもとに戻る
　　　　100Hz刺激1sでは変化なし
　　・HVC刺激とLMAN刺激のタイミング依存(Mehaffey&Doupe,2015)
　　　　HVC 100ms leadingでHVCにLTPかつLMANにLTD
　　　　HVC 0-50ms leadingでHVCにLTDかつLMANにLTP
　　　　　mGluR2/mGluR3依存(LY341495)でCICR依存
　◆発達
　　キンカチョウでは12dphのRAでは雌雄差がない
　　　オスのRA細胞は次第に大きくなり30dph程度でHVCが急速にできる
　　　30dph程度でメスのRA細胞が小さく退化して2/3が死にHVCもできない
　　　　　45dphまでにエストロゲン投与すると退化を防げる(Garney)
　　　RA体積増大（10-50 days）
　　　　canaryではzebra finchよりも後に神経発達（30 days）
　　　　（Alvarezi-Buylla,Nottebohm,1988,1992）
　　　　　　RA体積2倍（60 days）
　◆比較生物学
　　　遺伝子発現がヒト中心溝のM1と対応(Pfenning,Jarvis,2014)
　　　　(PrG_cs: precentral gyrus)
　　　　LMCの5層(Gedman,Jarvis,2017SfN)
　　　　・dorsal laryngeal motor cortex(dLMC)
　　　　・somatosensory laryngeal cortex (dLSC)
　　　　扁桃体とは負の相関
　　　ventral LMC（中心溝の外側溝に近い部位）とも対応
　　　　SLIT1, GABRB3, C1QL3, NEUROD6発現共通(Mello)
　　　phoebesにもRAらしき機構(Liu,Nottebohm,2013)
　　　Anna's hummingbird (Perkel,Mello,2017SfN)
　　　　vocal nucleus of the arcopallium (VA)はRA類似の自発発火
　　　　HVCらしき構造VLN (vocal nucleus of lateral nidopallium)から入力