昆虫最高次中枢のシステム論的解析

• Project/Area Number: 17687006
• Research Category: Grant-in-Aid for Young Scientists (A)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: Animal physiology/Animal behavior
• Research Institution: Hokkaido University
• Principal Investigator: 西野 浩史 Hokkaido University, 電子科学研究所, 助教 (80332477)
• Project Period (FY): 2005 – 2007
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2007)
• Budget Amount: ¥29,900,000 (Direct Cost: ¥23,000,000、Indirect Cost: ¥6,900,000); Fiscal Year 2007: ¥4,550,000 (Direct Cost: ¥3,500,000、Indirect Cost: ¥1,050,000); Fiscal Year 2006: ¥4,420,000 (Direct Cost: ¥3,400,000、Indirect Cost: ¥1,020,000); Fiscal Year 2005: ¥20,930,000 (Direct Cost: ¥16,100,000、Indirect Cost: ¥4,830,000)
• Keywords: 昆虫 / キノコ体 / 中大脳 / 触角葉 / 嗅覚 / 受容野 / 糸球体 / 投射 / 系球体 / 中枢投射 / 多種感覚統合 / 味覚 / 機械感覚

Research Abstract

当初の計画に沿って研究を進めた。キノコ体関連ニューロン(GABA作働性巨大ニューロンおよびキノコ体出力ニューロン)からの細胞内記録を行い、これらが多種感覚モダリティーに応答すること、さらに各モダリティーのパラメータをその発火パターンの違いによって符号化していることを明らかにした。たとえば、キノコ体出力ニューロンは匂い刺激に対して応答初期において特徴的な抑制性入力が入るが、視覚刺激や機械刺激においては抑制性入力なしの興奮性の応答を示した。また、キノコ体関連ニューロンは匂いの種類の違いに対しては発火の時間的パターンの違い、濃度増加に対してはスパイク応答の増加によって匂いのパラメータを表現している可能性が示唆された。GABA作働性巨大ニューロンの破壊実験については破壊後の個体の生存率が思わしくなく、学習への影響を十分に検証できなかった。現在、個体へのダメージを少なくする手術方法を検討中である。研究過程での最も大きな成果は、匂いの位置や方向の符号化に寄与する神経基盤を発見したことである。プライオリティー確保のため、完全変態昆虫においても同様の検証を行い、関連テーマだけで3本の原著論文として発表することができた。この研究成果については国際学会でも発表し、国外の研究者からも高い評価を受けた。しかし、結果として論文執筆に膨大な時間を割くことになり、生理実験が少しおろそかになったのは反省すべき点と考える。以上、総括すると今年度の研究目的の7割は達成できたと考える。

Research Products

• [Journal Article] Sexual dimorphism in the antennal lobe of the ant Camponotus japonicus. (2008)
  • Author(s): Nishikawa M, Nishino H, Misaka Y, Kubota M, Tsuji E, Satoji Y, Ozaki M, Yokohari F
  • Journal Title: Zool. Sci. 25 Pages: 195-204
  • NAID: 120001981757
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Sensilla position on antennae influence afferent terminal location in glomeruli. (2007)
  • Author(s): Nishino H. and Mizunami M
  • Journal Title: NeuroReport 18 Pages: 1765-1769
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Topographic organization of sensory afferents of Johnston's organ in the honeybee brain. (2007)
  • Author(s): Ai H., Nishino H. and Itoh T.
  • Journal Title: Journal of Comparative Neurology 502 Pages: 1030-1046
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Neural pathways for processing of alarm pheromone in the ant brain. (2007)
  • Author(s): Yamagata N., Nishino H. and Mizunami M.
  • Journal Title: Journal of Comparative Neurology 505 Pages: 424-442
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Effects of NO/cGMP signaling on the behavioral change in subordinatemale crickets, Gryllus bimaculatus. (2007)
  • Author(s): Iwasaki M, Nishino H, Antonia D, Aonuma H.
  • Journal Title: Zool. Sci. 24 Pages: 860-868
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Termination profiles of insect chemosensory afferents in the antennal lobe are dependent on their origin on the flagellum. (2006)
  • Author(s): Nishino, H., Mizunami M.
  • Journal Title: NeuroReport 17・12 Pages: 1303-1307
• [Journal Article] Pheromone-sensitive glomeruli in the primary olfactory centre of ants. (2006)
  • Author(s): Yamagata, N., Nishino, H., Mizunami M.
  • Journal Title: Proceedings of Royal society B 273 Pages: 2219-2225
• [Journal Article] Effects of previous experiences on the agonistic behavior of male crickets Gryllus bimaculatus (2006)
  • Author(s): Iwasaki, M., Delago, A., Nishino, H., Aonuma, H.
  • Journal Title: Zoological science 23 Pages: 863-872
• [Journal Article] 昆虫の聴覚器官-その進化- (2006)
  • Author(s): 西野浩史
  • Journal Title: 比較生理生化学 23・2(印刷中)
  • NAID: 10025858599
• [Journal Article] Dual, Multilayered somatosensory maps formed by antennal tacile mechanosensory and contact chemosensory afferents in an insect brain. (2005)
  • Author(s): Nishino, H., Nishikawa, M., Yokohari, F., Mizunami M.
  • Journal Title: Journal of Comparative Neurology 493 Pages: 291-308
• [Presentation] クロオオアリ触角葉糸球体構造の性的二形 (2007)
  • Author(s): 西川道子、西野浩史、中西あき、夏秋友香、横張文男
  • Organizer: 日本動物学会第78回大会
  • Place of Presentation: 弘前大学
  • Year and Date: 2007-09-21
• [Presentation] Topographic organization of olfactory and contact chemosensory afferents in an insect branin. (2007)
  • Author(s): Nishino H
  • Organizer: The Fourth Asia-Pacific Conference on Chemical Ecology.
  • Place of Presentation: エポカル・つくば
  • Year and Date: 2007-09-12
• [Presentation] Somatotopic projection of sensory afferents of Johnston's organ in the honeybee brain. (2007)
  • Author(s): Ai H, Nishino H, Itoh T
  • Organizer: The Eighth International Congress of Neuroethology
  • Place of Presentation: University of British Columbia
  • Year and Date: 2007-07-25
• [Presentation] 匂い受容細胞の3次元的位置情報は糸球体中にマッピングされるか? (2007)
  • Author(s): 西野浩史
  • Organizer: 第29回日本比較生理生化学会
  • Place of Presentation: 岡山大学
  • Year and Date: 2007-07-06
• [Presentation] クロオオアリ触角感覚細胞軸索の触角葉糸球体における偏在 (2007)
  • Author(s): 西川道子、西野浩史、中西あき、夏秋友香、横張文男
  • Organizer: 第29回日本比較生理生化学会
  • Place of Presentation: 岡山大学
  • Year and Date: 2007-07-06
• [Remarks]
  • URL: http://ncmac2.es.hokudai.ac.jp/Staff/Nishino_page/index.html