弱電気魚パルス型放電種の混信回避行動の解析

2003 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 14540636
• Research Institution: Teikyo University
• Principal Investigator: 菅原 美子 帝京大学, 医学部, 講師 (20082191)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 桑名 俊一 帝京大学, 医学部, 講師 (70129998)
• Keywords: 弱電気魚 / モルミルス / 発電(EOD) / エコー行動 / 電気受容器 / 電気感覚 / 電気感覚葉(ELL) / 随伴放電(EOCD)

Research Abstract

パルス型放電種である弱電気魚モルミルスは、相手の放電(EOD)による電場の混信を避けるために、放電周波数を自由に変える混信回避行動を行う。相手のEODに対し一定間隔を保って放電し、PLR (Preferred latency responses:エコー行動)と呼ばれる。これらの行動を発現する神経機構について、(1)3種類の電気受容器での感覚情報抽出と一次感覚葉での並列情報処理,(2)上位中枢での並列情報処理と統合,(3)EOD周波数と行動を決定する発電系へのフィードバックについて神経解剖学的および神経生理学的に明らかにすることが目的である。
電気感覚系には,EODタイミング,強度,位置を検出する3種類の電気受容器があり,それぞれ並列の神経回路系をもつ。また一次感覚葉で,随伴放電(EOCD)や上位中枢からの下行性入力により感覚入力は制御される。今年度の研究成果では,以下の3点が明らかになった。(1)Free-swimming下でEODを記録し、体軸方向にパルス刺激を与えると、刺激の周波数に応じてEOD周波数が倍数系列で変化するfrequency tuningが観察された。(2)GABA-A receptor activatorであるpropofolの存在下では、EOD周波数は全体に減少するが、frequency tuningはより顕著になり、刺激後約11msの遅れ(PST)で放電した。(3)自己のEODに対し、一定の遅れで電気刺激しても、PSTは変わらず、frequency tuningが誘発された。これらの結果は、パルス型放電種のEOD発生は感覚刺激依存性であり、ペースメーカーニューロンを持つWave型放電種とは異なる発電機構の存在が示唆された。さらに、抑制性ニューロンはEODの周波数決定に関与するが、EODの誘発には関与しない事が明らかとなった。

Research Products

• [Publications] Sugawara, Y., Haijima, S., Onishi, Y.: "Neurobiology of echo responses of the weakly electric fish, Mormirid, Gnathonemus Petersii."Zoological Science. 20(12). 1515 (2003)
• [Publications] Kuwana, S., Okada, Y., Sugawara, Y., Tsunekawa, N., Obata, K.: "Disturbance of neural respiratory control in neonatal mice lacking GABA synthesizing enzyme 67-kDa isoform of glutamic acid decarboxylase."Neuroscience. 120. 861-870 (2003)
• [Publications] Sugawara, Y., Kuwana, S., Okada, Y., Yoshida, H.: "Modulation on sensory spike initiation by glycine receptors in the electrosensory lateral line neurons of the weakly electric fish."Comparative Biochemistry and Physiology Part B. 136. 566 (2003)
• [Publications] Sugawara, Y., Kuwana, S., Okada, Y.: "Sensory modulation bu glycine receptors in the electrosensory lateral line neurons of the weakly electric fish."The Japanease Journal of Physiology. 53(Suppl). 219 (2003)
• [Publications] Sugawara, Y., Haijima, S., Onishi, T., Kuwana, S., Sugawara, T.: "Sensory control for the frequency tuning of pulse-type electric organ discharges in weakly electric fish."第81回日本生理学会大会. (発表予定). (2004)
• [Publications] Kuwana S, Okada Y, Sugawara Y, Obata K.: "Role of GABA in central respiratory control studied in mice lacking GABA-synthesizing enzyme 67-kDa isoform of glutamic acid decarboxylase."Adv Exp Med Biol. (In press). (2004)