マカクにおける学習遅延と低レベルの社会的パフォーマンス監視の認知ゲノミクス

Jun 10, 2024

Scientific Reports volume 12、記事番号: 16539 (2022) この記事を引用

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認知スキルとその基礎となる神経構造は遺伝学の影響下にあります。 認知ゲノミクス研究は、遺伝子、脳、認知の間の三項関係を調査しており、その主な戦略は遺伝子型に基づいています。 今回我々は、マカクザルの特定の神経認知表現型に対する新規候補遺伝子を同定するために逆戦略が実行可能であることを示す。 もともと別々の心理学研究に参加していた2頭のサルは、学習の遅れと社会的パフォーマンスの監視レベルが低かった。 1匹のサルでは、コントロールと比較してミラーニューロンが少なく、前頭葉皮質にはミュー抑制が存在しなかった。 もう1頭のサルは、前頭皮質とドーパミンが豊富な中脳の両方で視覚反応性の亢進を示し、領域間の同期が欠如していた。 エクソーム解析の結果、2匹のサルはいとこである可能性が高く、MAP2、APOC1、および潜在的にHTR2Cの変異を共有していることが明らかになった。 認知ゲノミクスにおけるこの表現型主導の戦略は、表現型の変異の遺伝的基盤を解明し、神経精神障害のマカクザルモデルを開発するための有用な手段を提供します。

認知スキルとその基礎となる神経構造は遺伝的影響を受けています1、2、3、4。 高次認知機能のゲノム基盤を解明することは、ゲノム科学における長年の関心となっている。 ハイスループット技術の最近の進歩により、大幅に低いコストで個人の全ゲノム配列を決定することが可能になりました。 この進歩は、認知ゲノミクスと呼ばれる学際的な科学分野の発展につながりました 2,3,5。 認知ゲノミクス研究は、認知特性の個人差を遺伝学的に決定できる可能性を秘めており、これは精神疾患の動物モデルの開発に役立つだけでなく、遺伝子と認知の関連性の進化の軌跡の理解を促進する可能性もあります。

ヒト以外の霊長類における認知ゲノミクス研究は、主に「遺伝子型主導型」アプローチを採用してきました6。 この戦略では、研究者は対象の遺伝子を事前に決定し、標的遺伝子の多型に関連する認知的側面を調査します。 現在までに、いくつかの遺伝子が研究の対象となっている：マカクの認知柔軟性7と社会的視線8に関するSLC6A4（セロトニントランスポーター）、マカクの親和傾向9に関するSLC6A4とTPH2（トリプトファンヒドロキシラーゼ2）、社会性に関するAVPR1A（アルギニンバソプレシン受容体1A）10チンパンジーにおける自己認識の鏡11。 遺伝子型主導のアプローチとは別に、逆の「表現型主導」アプローチも実現可能です6。 ここで研究者らは、遺伝子ではなく個人間で異なる認知の側面に焦点を当て、認知の変動の遺伝的相関関係を明らかにしようとしている。 この戦略は、異常な認知表現型を持つ動物に適用でき、精神神経疾患の非ヒト霊長類モデルとして使用できる可能性があります。 自閉症の表現型を自発的に発現するニホンザルの ABCA13 と HTR2C で 2 つのまれなコード変異が同定されました 12。

今回我々は、実験室条件下で学習遅延が顕著な2頭のニホンザル（M593とM639）を報告する。 また、両方のサルは、課題条件、すなわち社会的反転学習課題 (M593) 13 と社会的パブロフ条件付け手順 (M639) 14 の違いにもかかわらず、他者のパフォーマンスの監視レベルが低かった。 微小電極を使用した脳活動の分析により、皮質皮質下領域における課題関連反応の側面が対照とは統計的に異なることが明らかになりました。 エクソーム配列決定による包括的な遺伝子解析により、2匹のサルの間の血縁関係（おそらくいとこ）と、MAP2、APOC1、そしておそらくHTR2Cにおける共通の遺伝的変異が明らかになった。 これらの遺伝子はすべて、ヒトの精神神経疾患に関連していると考えられています。