2021 Fiscal Year Research-status Report
昆虫のナビゲーションにおける方向選択の神経基盤の解明
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19K06766
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| Research Institution | Kobe University |
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Principal Investigator |
佐倉 緑 神戸大学, 理学研究科, 准教授 (60421989)
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2019-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 昆虫 / 偏光 / 定位行動 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、コオロギの偏光定位行動と罰学習を組み合わせた新たな実験パラダイムにより、特定のe-ベクトル方向への定位を学習する際の脳内の偏光感受性ニューロンの応答変化を調査し、ナビゲーションに関わる方向選択の神経基盤を明らかにすることを目的としている。
昨年度までに、モリスの水迷路学習を応用した「熱迷路」学習の実験系を用いて、コオロギがアリーナ内で偏光情報に基づいて空間を認識することが強く示唆された。そこで今年度は、偏光に基づくナビゲーション行動をより明確に評価でき、行動の観察と脳神経細胞からの活動記録を同時に行うことができる実験系として、トレッドミル上で歩行するコオロギに対してトレッドミルの回転からクローズドループで偏光刺激を制御できるシステムを構築し、レーザーによる熱刺激と組み合わせることで特定の偏光e-ベクトル方向を学習させるパラダイムを確立した。コオロギ頭上の偏光e-ベクトルを2つの範囲に分け、歩行中の個体の体軸がどちらか片方の範囲に入っていた場合、腹部にレーザーによる罰刺激を与える条件づけにより、訓練後には熱刺激を与えられたe-ベクトル範囲を避けるような学習行動が発現することが確認できた。
現在は、この学習が成立する過程において、脳内の偏光偏光感受性ニューロンの応答にどのような応答の変化が起こるかを確認するため、脳の中心複合体ニューロンに微小ワイヤ電極を埋め込み、偏光感受性ニューロンからのユニット記録を行いながら条件づけおよび定位テストを実施し、応答の時間的変遷を解析している。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
レーザーを用いた罰学習実験を確立する過程において、レーザー照射や訓練パラダイムの条件検討に想定以上に時間がかかり、最終目標である電気生理学実験との併用を研究期間内に終わらせることができず、研究期間を1年延長することとした。電気生理学実験は現在遂行中であり、延長した期間内に学習行動と神経応答との同時記録およびその解析が可能であると考えている。
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| Strategy for Future Research Activity |
引き続きトレッドミル上での偏光定位学習について、様々な条件での学習効果をを検討することで、学習の性質について詳しく調べるとともに、学習にともなって中心複合体の偏光感受性ニューロンの応答がどのように変化するのかを調べることで、ナビゲーションにおける方向記憶の神経基盤にせまることを最終目標とする。
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| Causes of Carryover |
行動実験の条件検討に想定していた以上に時間がかかったため、研究期間を延長し、電気生理実験用に支出を予定していた物品費およびデータ解析に必要な人件費を次年度支出することとした。
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