2021 Fiscal Year Research-status Report
Integration mechanisms of parallel olfactory processing pathways
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20K06732
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
西野 浩史 北海道大学, 電子科学研究所, 助教 (80332477)
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2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 投射ニューロン / ゴキブリ / 並行処理 / 前大脳側葉 / キノコ体 / 昆虫 / 局所電場電位 / 膜電位振動 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
嗅覚の発達した動物では一次嗅覚中枢から高次中枢へ投射するニューロンが複数の並行経路を形成する。しかし、並行経路で処理される情報が高次嗅覚中枢でどう統合処理され、ひとつの行動出力へと結びつくのかは理解されていない。
ワモンゴキブリは嗅感覚ニューロンから糸球体を経て記憶中枢（キノコ体）に至るまで明瞭に分かれた2本の並行経路を持つ。キノコ体の葉部のγ層は触角葉表面にある小さな糸球体から出力するType2投射ニューロンの情報を優先的に処理し、非γ層は触角葉奥にある大きな糸球体から出力するType1投射ニューロンの情報を優先的に処理する。本研究の目的は、キノコ体の葉部における機能構築を単一ニューロンレベルで精査することで、並列経路の機能的意義を理解することにある。
2021年度は２つの並行経路が維持されるキノコ体葉部垂直葉のγ層と非γ層に低抵抗のガラス管微小電極を刺入し、局所電場電位の記録に成功した。その結果、約40 Hzの振幅の小さい電位振動にしばしば3~4Hzの緩電位が重畳する特徴的な波形を記録できた。ただし、この局所電場電位の層依存的な違いははっきりしない。一方、2本のガラス管微小電極にそれぞれ２種類の蛍光色素（ルシファーイエロー、マイクロルビー）を満たし、これらを脳内に順次刺入することで、同一個体の２つの異なるニューロンからの細胞内記録・二重染色を試みたが、マイクロルビーを用いる場合には電極抵抗が上がり、通電による染色がうまくいかなかった。今後はAlexaなどの異なる蛍光試薬を用いる予定である。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
γ層と非γ層から出力するニューロンの生理学的性質を特徴づけることには概ね成功しているが、肝心の２種類の蛍光色素（ルシファーイエロー、マイクロルビー）による２つの異なるニューロンからの細胞内記録・二重染色には成功していない。また、γ層からの出力神経の細胞内記録には脳表面からの浅い位置に存在するためか、想定以上に記録効率が悪く、サンプルサイズを増やすことに苦戦している。
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| Strategy for Future Research Activity |
対象を水平葉にも拡げつつ、葉部全体の機能構築について調べる。自発発火、多種感覚刺激に対する応答特性、入出力部位について部域ごとの特徴を調べるとともに、ショウジョウバエの葉部の機能構築との共通性・相違点を比較する。特に、γ層、非γ層のみから出力するニューロンの前大脳側葉への投射パターン、γ層と非γ層の情報統合に寄与するニューロンの形態や生理学的特徴を明らかにする。葉部から出力するニューロンの中にノンスパイキングニューロンが存在するのかどうかについても精査していきたい。
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