两种不同类型鸣禽鸣唱学习及性双态性的比较神经生物学研究

本项目拟通过对组织超微结构、发声控制通路、核团生理特性、神经发生及性双态形成相关基因的表达调控等多个方面的研究，比较开放型和临界型鸣禽鸣唱学习及性双态形成的差异。了解bdnf、erbb2和erbin三个基因在鸣禽性双态的形成中是否起重要作用，研究这三个基因在白腰文鸟HVC中的表达是否存在雌雄差异；用离体脑片培养方法验证ErbB2和雌激素的关系以及加入EGFR/ErbB2抑制剂后，对白腰文鸟HVC细胞增殖和分化的影响；设计这三个基因的RNAi序列，通过离体电转和注射入活体直接验证它们在鸣禽性双态形成过程中的作用；用原位分子杂交和免疫组化方法比较这三个基因mRNA及蛋白水平在开放型和临界型鸣禽性双态形成过程中各发声核团表达的差异；比较研究这两种类型雌雄鸟学习过程和完成后，发声核团内神经元超微结构、电活动、即刻早期基因的表达、LTP及神经发生的差异，旨在揭示鸣唱学习和性双态的神经生物学机制。

比较开放型和临界型鸣禽鸣唱学习及性双态的差异。1）雄百灵鸣唱的短语及音节有120-180种，雌雄百灵的核团体积均有显著性的差异，HVC与RA、X、MMAN、NIf之间都有更丰富的神经联系。2）Bdnf、erbb2 、erbin在鸣禽性双态的形成中起重要作用，PD15 HVC ERBB2和ERBIN的mRNA的表达存在明显的性别差异。3）erbin或erbb2基因沉默后HVC背侧VZ区新生细胞数及HVC内新生细胞迁移数目显著减少；成年后白腰文鸟HVC、RA体积、新生神经元数、新生HVC-RA投射神经元数目均显著减小，鸣曲结构不完整。4）基因芯片共检测到19,996个探针，在1.5倍差异显著水平共鉴别出367个差异表达基因，其中Z染色体连锁基因有57个，包括erbin，大约25个参与Erbin、ErbB2相关信号通路的基因在HVC内性别差异表达。Erbin、erbb2都调节幼鸟发育中的HVC背侧VZ区细胞增殖和HVC内HVC-RA投射神经元分化，参与HVC和鸣唱行为的性双态发育。5）离体脑片验证了ErbB2 和雌激素的关系，加入EGFR/ErbB2 抑制剂后VZ区细胞、HVC内神经元数量大量减少；加入雌激素后上调ERBB2的表达。6）设计这三个基因的RNAi序列，通过离体电转和注射入活体，验证了它们在鸣禽性双态形成过程中有重要作用；用原位分子杂交比较这三个基因mRNA 及蛋白水平，在开放型和临界型鸣禽性双态形成过程中各发声核团表达有显著差异；7）慢病毒介导的RNA干扰显著抑制了发育中HVC核团及其背侧VZ区erbin、erbb2 mRNA水平的表达，erbin、erbb2基因沉默后发育中HVC背侧VZ区新生细胞数及HVC内新生细胞迁移显著减少。成年后白腰文鸟HVC、RA体积、新生神经元数目、新生HVCRA投射神经元数目均显著减小，鸣曲结构不完整。8）两种类型鸟：⑴与RA、LMAN不同，HVC细胞在增殖、迁移、分化方面的性别差异造成了最终HVC神经元数目的性双态；（2）雄性脑组织分泌或合成的一些脑源性因子（如雌激素）能促成HVC的雄性化发育；（3）雌二醇能促进P15白腰文鸟HVC对应VZ区内神经干细胞增殖，以及神经元的分化。（4）幼鸟 HVC区域中发现了ER与BDNF共表达的细胞。9）HVC区Notch1 mRNA 在加入雌激素作用2天时表达上升了约1倍，存在显著的差异。