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ザリガニ歩行運動の自発的開始にかかわる中枢神経機構の神経生理・解剖学的解析

Research Project

Project/Area Number 15657018
Research Category

Grant-in-Aid for Exploratory Research

Allocation TypeSingle-year Grants
Research Field Animal physiology/Animal behavior
Research InstitutionHokkaido University

Principal Investigator

高畑 雅一  北海道大学, 大学院・理学研究科, 教授 (10111147)

Project Period (FY) 2003 – 2004
Project Status Completed (Fiscal Year 2004)
Budget Amount *help
¥3,300,000 (Direct Cost: ¥3,300,000)
Fiscal Year 2004: ¥800,000 (Direct Cost: ¥800,000)
Fiscal Year 2003: ¥2,500,000 (Direct Cost: ¥2,500,000)
Keywordsアメリカザリガニ / 自発性歩行運動 / 刺激誘発性歩行運動 / 歩行開始 / 脳内シナプス機構 / 前大脳内側ニューパイル / 中心体 / 司令ニューロン / ザリガニ / 歩行運動の自発的開始 / 筋電図 / トレッドミル / ステッピング / 接地条件 / 長節屈筋 / 歩行開始時点
Research Abstract

ザリガニの自発的な歩行運動の脳内シナプス機構を明らかにする目的で、歩行の開始に先行して、あるいは、歩行開始時にシナプス活動を示すニューロンを探索し、その樹状突起投射部位を調査した。その結果、主に前大脳に投射する複数のニューロンを同定することができた。歩行開始に数100ミリ秒先行してスパイク活動を示すニューロンは、脱分極性の電流注入によって実験的に活動させても、歩行運動を引き起こした。このニューロンは、細胞体および樹状突起は脳内に持たず、軸索のみを前大脳に投射する上行性介在ニューロンであった。このニューロンは、機能的には従来知られている司令ニューロンに対応すると考えられる。また、同様に歩行に先行する下行性介在ニューロンも同定された。これらの下行性ニューロンは、樹状突起を前大脳、とくに中心体や内側ニューロパイルに投射していた。尾部刺激で引き起こされる歩行にも先行して活動上昇を示したが、その先行時間は、自発性歩行開始の場合と較べて短かった。個々のニューロンを細胞内電流注入で実験的に興奮させても、いずれでも行動出力は観察されなかった。この結果は、これらの下行性ニューロンが集団として歩行運動開始に関わる可能性を示唆しており、今回同定した上行性ニューロンとは対照的であった。一方、歩行開始とともに賦活されるニューロンは多数見出された。これらのニューロンは機能的に多様なものを含むと考えられるが、感覚刺激に対しては明確な応答を示さないグループは、歩行運動の維持に関わると推定された。これらのニューロンも、その樹状突起を前大脳内側ニューロパイルに投射していた。これらの結果は、1)自発性の歩行開始は刺激誘発性の歩行開始とは異なる脳内機構に基づくこと、および2)自発性歩行の開始に関わる特異的な脳内部位として前大脳内側ニューロパイルがあげられること、等を示唆している。

Report

(2 results)
  • 2004 Annual Research Report
  • 2003 Annual Research Report
  • Research Products

    (8 results)

All 2004 Other

All Journal Article (5 results) Publications (3 results)

  • [Journal Article] An optical telemetry system for underwater recording of electromyogram and neuronal activity from non-tethered crayfish.2004

    • Author(s)
      Tsuchida, Y.
    • Journal Title

      J.Neurosci.Methods 137

      Pages: 103-109

    • Related Report
      2004 Annual Research Report
  • [Journal Article] Characterization of electro-olfactogram oscillations and their computational reconstruction.2004

    • Author(s)
      Suzuki, N.
    • Journal Title

      Chemical Senses 29

      Pages: 411-424

    • Related Report
      2004 Annual Research Report
  • [Journal Article] 光テレメトリシステムを用いた水中での非拘束動物からの生体信号の記録2004

    • Author(s)
      土田義和
    • Journal Title

      比較生理生化学 21

      Pages: 100-105

    • Related Report
      2004 Annual Research Report
  • [Journal Article] Further exploration into the adaptive design of the arthropod "microbrain" : I.Sensory and memory-processing systems.2004

    • Author(s)
      Mizunami, M.
    • Journal Title

      Zool.Sci. 21

      Pages: 1141-1151

    • Related Report
      2004 Annual Research Report
  • [Journal Article] 無脊椎動物における非拘束条件下での生体信号の記録:光テレメトリシステム

    • Author(s)
      濱徳行
    • Journal Title

      生物物理 (印刷中)

    • Related Report
      2004 Annual Research Report
  • [Publications] Hiraguchi, T., Yamaguchi, T., Takahata, M.: "Mechanoreceptors involved in the hindwing-evoked escape behaviour in cricket, Gryllus bimaculatus"Journal of Experimental Biology. 206. 523-534 (2003)

    • Related Report
      2003 Annual Research Report
  • [Publications] N.Hama, M.Takahata: "Effects of leg movements on the synaptic activity of descending statocyst interneurons in crayfish, Procambarus clarkii"Journal of Comparative Physiology. 189. 877-888 (2003)

    • Related Report
      2003 Annual Research Report
  • [Publications] Tsuchida, Y., Hama, N., Takahata, M.: "An optical telemetry system for underwater recording of electromyogram and neuronal activity from non-tethered crayfish"Journal of Neuroscience Methods. (in press). (2004)

    • Related Report
      2003 Annual Research Report

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Published: 2003-04-01   Modified: 2016-04-21  

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