1999 Fiscal Year Annual Research Report
微小脳による環境情報の時空間処理と行動発現機構の研究
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11168207
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| Research Institution | University of Tsukuba |
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Principal Investigator |
神崎 亮平 筑波大学, 生物科学系, 助教授 (40221907)
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| Keywords | 脳 / 昆虫 / フェロモン / 匂い識別 / 光学計測 / 中大脳 / フリップフロップ / 定位行動 |
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| Research Abstract |
昆虫は絶えず複雑に変化する環境情報を微小な脳・神経系で処理し、運動系を適切に制御することにより、環境変化に適応した行動を発現する.本特定領域研究では、一律の刺激条件下ではなく、時々刻々と変化する実環境下において昆虫の微小脳がいかにしてこれらの環境情報を処理し、行動指令情報を形成するかを分析する.これにより、微小脳による環境情報のコーディングと適応行動発現の神経原理を追究できると考えている.この目的を達成するために、本研究では鱗翅目昆虫カイコガ(Bombyx mori)の匂い源定位行動に着目し、(1)微小脳による匂い識別のためのコーディング、及び(2)匂い源定位行動の司令情報の形成機構について分析を行ってきた.
最近、脊椎動物ばかりではなく、無脊椎動物の脳においても、匂い情報が単にニューロンの反応活動パターン(平均発火率)のみならず、複数細胞の相互作用で生じる振動現象のタイミングとしてコードされていることが電気生理学的に示唆された.そこで、(1)については、カイコガの嗅覚系一次中枢である中大脳において、単一ニューロンの構造と機能を従来の電気生理学的手法により分析すると共に、ニューロン集団の時間空間における活動を膜電位感受性色素を用いた光学的計測法により分析するための手法の確立を行った.本手法により、匂い刺激で誘発されたと考えられる振動現象を捉えることに一部成功した.
(2)に関しては、すでに匂い源(フェロモン)に向かうカイコガの行動が脳内で形成される「フリップフロップ的な記憶機能」を持つ指令情報によって発現することを示しているので、その形成機構について単一ニューロンの応答および共焦点レーザ走査型顕微鏡を用いた3次元形態から分析を行った.その結果、フェロモン刺激に応答する前大脳の局所介在ニューロン、両側性ニューロンを同定し、フリップフロップ応答の形成に関与すると考えられる神経回路を示すことができた.
今後、(1)(2)を推進することにより、行動指令情報の形成と匂い識別コーディングの関係を分析し、感覚情報のコーディングから行動指令情報の形成までの変換過程について研究を展開していく.
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[Publications] Mishima T and Kanzaki R: "Physiology and morphology of olfactory descending interneurons of the male silkworm moth,Bombyx mori."J Comp Physiol A. 184. 143-160 (1999)
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[Publications] Kuwana Y,Nagasawa S,Shimoyama I and Kanzaki R: "Synthesis of silkworm moth's pheromone-oriented behavior by a mobil robot with moth's antennae as pheromone sensors."Biosensors and Bioelectronics. 14. 195-202 (1999)
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[Publications] 神崎亮平、下山勲: "ロボット昆虫から探る微小脳-神経行動学とロボット工学の新しい関係。"実験医学. 17(1). 4-9 (1999)
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[Publications] 神崎亮平、藍浩之、岡田公太郎、熊谷恒子: "昆虫の脳における匂い情報処理と行動発現。"日本味と匂学会誌. 6(2). 121-137 (1999)
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[Publications] 神崎亮平: "昆虫ロボットの話1・2"インセクタリウム. 36. 114-119 (1999)
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[Publications] 神崎亮平: "昆虫ロボットの話1・2"インセクタリウム. 36. 140-146 (1999)
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[Publications] Kanzaki R: "Insects and micromachine."Micromachine. 26. 9-10 (1999)
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[Publications] Kanzaki R: "Reserch on group control and signals transmission in organisms."Micromachine. 28. 14 (1999)
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[Publications] Steven de Belle J,Kanzaki R: "Protocerebral olfactory processing.In"Insect Olfaction"(Ed.Hansson BS)"Springer. 423-281 (1999)
