求愛発声と性分化やホルモン作用の詳説
【precopulatory behaviors と copulatory behaviors】
Burns-Cusato, M., Scordalakes, E. M., & Rissman, E. F. (2004). Of mice and missing data: what we know (and need to learn) about male sexual behavior. Physiology & behavior, 83(2), 217–232. https://doi.org/10.1016/j.physbeh.2004.08.015 こちらのRissmanらの総説では、USVsも含めた雄マウスの性特異的行動とホルモン作用についてまとめています。
この論文では、性行動をprecopulatory behaviorsとcopulatory behaviorsに分けて考えていて、
precopulatory behaviors：sexual motivation（性的動機づけ）の指標
copulatory behaviors：sexual performanceの指標
と、しています。
そして、雌尿への嗜好性と並んで precopulatory behaviors として挙げられるのが、求愛発声です。
mount、intromissionなどの交尾行動は雌の受け入れという関係性の問題があり、mount時に反射としての雌の受容姿勢（ロードーシス lordosis）を引き起こさせるためには、雄が前肢で発情雌の後肢の付け根を上手く抱き抱えないといけません（ラットに対しては、ヒトの手でもlordosisを起こせます）。ですので、交尾行動はsexual performanceと言えそうです。
それに対し、発声は、雄が雌の前で勝手にすれば良いので、雄側の（一方的な）性的動機づけと言えそうです。
Nunez, A. A., Nyby, J., & Whitney, G. (1978). The effects of testosterone, estradiol, and dihydrotestosterone on male mouse (Mus musculus) ultrasonic vocalizations. Hormones and behavior, 11(3), 264–272. https://doi.org/10.1016/0018-506x(78)90030-2 それ故、こちらの論文ではイントロで "measures of male vocalizations provide an index of sexual motivation independent of male copulatory performance." と言っており、また、去勢すると求愛発声が低下し、去勢後にテストステロン、エストロゲンの補填で発声が回復することを示しています。
軽く触れておくと、テストステロンはアロマターゼという酵素でエストロゲンに変換されます。なので、精巣由来のアンドロゲン（その代表がテストステロン）はARに結合する場合とエストロゲンになってERに結合する場合があります。ERは、雄特異的行動の発現に作用することが非常に多いです。
ダイハイドロテストステロン（DHT）はエストロゲンに変換されないテストステロンでARに結合します。この論文でもDHT投与はUSVsの回復をしなかったので、求愛発声はER経由で促進されてるんじゃないかと思われます。
ただ、この論文は、シンプルな実験の割には、結果は実はそんなにシンプルでもなく、もうちょっとく詳しく書くと、以下のように解釈するのが良さそうです。
去勢マウスに対しては、
テストステロンの補填は十分USVsを回復させた
エストロゲンの補填は実験1ではUSVsを回復さなかったが、実験2ではほぼ回復させた
DHTの補填はUSVsをあんまり回復させない
エストロゲンとDHTの同時投与はUSVsを十分回復させた
これらのことから、エストロゲン受容体が求愛発声を主に促進していると考えられるそうだが、その促進効果はアンドロゲン受容体の補助的な作用下で発揮される可能性もあるし、エストロゲン単独でも良いのかもしてない（ちょっと自信がない）、ということになるでしょうか。
【性ホルモン依存的に求愛発声を促進する脳部位：POAを中心に】
ここでは主に、Nybyらの3つの論文を紹介します。発行年順に見ていきましょう。
Nyby, J., Matochik, J. A., & Barfield, R. J. (1992). Intracranial androgenic and estrogenic stimulation of male-typical behaviors in house mice (Mus domesticus). Hormones and behavior, 26(1), 24–45. https://doi.org/10.1016/0018-506x(92)90029-u 実験1では、去勢オスの以下の脳部位にテストステロンを補填しています：
内側中隔 Medial Septum（文中略はSeptum）
内側視索前野 medial Preoptic Area（文中略はMPO）
視床下部前部 Anterior Hypothalamus（文中略はAHA）
視床下部腹内側核 Ventromedial Hypothalamus（文中略はVMH）
その結果、皮下テストステロン投与と同程度にUSVsが回復したのはMPOへの投与のみ。この実験では、尿マーキングや攻撃も見ているものの、それらの回復はどの部位でもイマイチ。MPOへの投与でもマウントが回復した個体の割合も低め。
実験2では、去勢オスの以下の脳部位にテストステロン（T）もしくはエストロゲン（E2）を補填しています。
SeptumにT：USVsは回復せず。マウントや攻撃も回復せず。
SeptumにE2：USVsが回復。マウントや攻撃もちょっと回復。
MPOにT：USVsが回復。マウントや攻撃もちょっと回復。
MPOにE2：USVsが回復。マウントや攻撃もちょっと回復。
という結果でした。
行動実験後に確かめた注入部位の正確性が要約された図を見ると、中隔への注入は、Medial SeptumなのかLateral Septumなのか、イマイチはっきりしない感じがします。他方、MPOは、いわゆるPOAに入っているように見受けられます。
一旦ここでは、視索前野（POA）が、求愛発声を促進する有力候補としておきましょう。
Sipos, M. L., & Nyby, J. G. (1996). Concurrent androgenic stimulation of the ventral tegmental area and medial preoptic area: synergistic effects on male-typical reproductive behaviors in house mice. Brain research, 729(1), 29–44. https://doi.org/10.1016/0006-8993(96)00148-5 こちらの論文では、去勢雄に対する視床下部視索前野（POA）と中脳腹側被蓋野（VTA）へのテストステロンを注入が、求愛発声と性行動を同時に回復させます。発声だけならPOAのみでも十分なようです。POA-VTA経路は性的動機づけを担うことでも有名な回路で、VTAはドーパミン神経が局在する場所ですね。
Sipos, M. L., & Nyby, J. G. (1998). Intracranial androgenic activation of male-typical behaviours in house mice: concurrent stimulation of the medial preoptic area and medial nucleus of the amygdala. Journal of neuroendocrinology, 10(8), 577–586. https://doi.org/10.1046/j.1365-2826.1998.00215.x 上記論文で、POAとVTAにテストステロンを注入したのに対し、この論文ではPOAとmedial nucleus of the amygdala（文中略はAME）にテストステロンを埋めています。結果としては、AMEにテストステロンを入れてもUSVやマウントへのの回復効果はないし、POAとAMEの両方にテストステロンを入れた場合にも、USVsや性行動への相乗効果は見られなかったと言えるでしょう。
これら3つの論文からは総じて、視索前野に対して作用する性ホルモンが、USVsを促進しているということは明瞭に言えそうです。
【苅郷さんの論文：やっぱりPOAが求愛発声を促進】
2020年代に入り、これら研究を苅郷さんがさらに精緻化したと言えましょう。
Karigo, T., Kennedy, A., Yang, B., Liu, M., Tai, D., Wahle, I. A., & Anderson, D. J. (2021). Distinct hypothalamic control of same- and opposite-sex mounting behaviour in mice. Nature, 589(7841), 258–263. https://doi.org/10.1038/s41586-020-2995-0 苅郷さんの2021年の論文を以下に要約します。
まず、面白いのは、オスがメスにマウントするのはよく知られた性行動ですが、オスがオスにマウントする際のUSVsも観察したということです。オスがメスにマウントする性行動の文脈ではUSVsも同時に観察されますが（これは他のページで紹介している論文の知見と同様）、オスがオスにマウントする際にはUSVsが見られないということをこの論文では示しています。
さらに、エストロゲン受容体α（ERα）を発現する神経の活動をGCaMPでイメージングするために、Esr1（ERαの遺伝子名）::Creの系統を用いて、この2つの行動文脈で観察を行っています。ちなみに、イメージングに用いられているのはGRINレンズ。
MPOAでの神経活動：
USVsを伴うメスへのマウントで有意に上昇
USVsを伴わないオスへのマウントではあまり上昇せず
VMHでの神経活動：両文脈の間で活動の有意差はなし（イベントでの前後変化はしているように見える、論文ではさらに細かい解析をしている）
ここまで来ると次は、光遺伝学で標的細胞を操作するという流れとなり、ChR2で神経を活性化しています
MPOAでのERα神経の活性化：オスに対してUSVsを伴うマウントが上昇（光刺激がないと攻撃もしていたのに）
VMHでのERα神経の活性化：USVsを伴わないメスへのマウントが上昇し、攻撃も少々（光刺激がないとUSVsを伴うマウントをしていたのに）、メス尿呈示でのUSVsも抑制
この論文は、David Anderson のラボから出ているものですが、同じラボから出ている2011年の以下の論文からも繋がっている部分があるでしょう。こちらの論文では、VMHのERα発現細胞が攻撃行動につよく関与することを光遺伝学で非常に鮮明に示しています。
Lin, D., Boyle, M. P., Dollar, P., Lee, H., Lein, E. S., Perona, P., & Anderson, D. J. (2011). Functional identification of an aggression locus in the mouse hypothalamus. Nature, 470(7333), 221–226. https://doi.org/10.1038/nature09736 オスからメスへのマウントも、オスからオスへのマウントも、目視観察で捉えられる見た目としては同じマウントですが、USVsの観察と、特定の神経細胞の活動の観察により、2つのマウントが異なる内的状態に起因するものであることを示した素晴らしい論文だと思います。また、個人的には、USVsは目視ベースの観察ではとらえられない内的状態を非侵襲で見る上で、非常に有用な観察系であるという思いも、改めて強くさせてくれた論文です。