昆虫の学習における認知的過程の神経基盤

• 研究課題/領域番号: 21370028
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 動物生理・行動
• 研究機関: 北海道大学
• 研究代表者: 水波 誠 北海道大学, 大学院・理学研究院, 教授 (30174030)
• 研究期間 (年度): 2009 – 2011
• 研究課題ステータス: 完了 (2011年度)
• 配分額: 18,200千円 (直接経費: 14,000千円、間接経費: 4,200千円); 2011年度: 5,460千円 (直接経費: 4,200千円、間接経費: 1,260千円); 2010年度: 5,720千円 (直接経費: 4,400千円、間接経費: 1,320千円); 2009年度: 7,020千円 (直接経費: 5,400千円、間接経費: 1,620千円)
• キーワード: 神経行動 / 学習 / 記憶 / 微小脳 / 昆虫 / 記憶想起 / 認知 / コオロギ / オクトパミン / Mizunami-Unoki Model

研究概要

研究代表者は、昆虫が学習した行動を遂行するためには学習した内容の想起が必要であるとの仮説を提案している。本仮説の重要な予測の1つは、繰り返して訓練を行うと学習内容の想起なしに学習行動が遂行されるようになることである。コオロギを材料とした研究により、この予測の正しさを確認する成果が得られた。さらにゴキブリを材料とした研究により、脳の連合中枢の1つであるキノコ体の垂直葉に投射するオクトパミンニューロンがこの記憶想起に関わることが判り、この仮説の神経基盤の一端が明らかになった。

研究成果

• [雑誌論文] Pheromone detection by a pheromone emitter : a small, sex pheromone-specific processing system in the female American cockroach (2011)
  • 著者名/発表者名: Nishino H., Iwasaki M., and Mizunami M.
  • 雑誌名: Chem. Senses 巻: 36 ページ: 261-270
  • 査読あり
• [雑誌論文] Critical roles of mecamylamine-sensitive mushroom body neurons in insect olfactory learning (2011)
  • 著者名/発表者名: Watanabe H., Matsumoto S. C. , Nishino H. and Mizunami M.
  • 雑誌名: Neurobiol. Learn. Mem 巻: 95 ページ: 1-13
  • NAID: 120002834739
  • 査読あり
• [雑誌論文] Complete mapping of glomeruli based on sensory nerve branching pattern in the primary olfactory center of the cockroach Periplaneta americana (2011)
  • 著者名/発表者名: Watanabe H., et al
  • 雑誌名: Neurobiology of Learning and Memory 巻: 95 ページ: 40-921
  • 査読あり
• [雑誌論文] Complete mapping of glomeruli based on sensory nerve branching pattern in the primary olfactory center of the ockroach Periplaneta americana (2010)
  • 著者名/発表者名: Watanabe H., Nishino H., Nishikawa M., Mizunami M. and Yokohari F.
  • 雑誌名: J. Comp. Neurol 巻: 518 号: 19 ページ: 3907-3930
  • DOI: 10.1002/cne.22452
  • 査読あり
• [雑誌論文] Spatial representation of alarm pheromone information in a secondary olfactory center in the ant brain (2010)
  • 著者名/発表者名: Yamagata N. and Mizunami M
  • 雑誌名: Proc. R. Soc. B 巻: 277 号: 1693 ページ: 2465-2475
  • DOI: 10.1098/rspb.2010.0366
  • 査読あり
• [雑誌論文] Postembryonic development of sexually dimorphic glomeruli and related interneurons in the cockroach Periplaneta americana (2010)
  • 著者名/発表者名: Nishino H., Yoritsune A., and Mizunami M
  • 雑誌名: Neurosci. Lett 巻: 469 号: 1 ページ: 60-64
  • DOI: 10.1016/j.neulet.2009.11.044
  • NAID: 120001909639
  • 査読あり
• [雑誌論文] Roles of aminergic neurons in formation and recall of associative memory in crickets (2010)
  • 著者名/発表者名: Mizunami M., Matsumoto Y
  • 雑誌名: Frontiers Behav. Neurosci 巻: 4 ページ: 172-172
  • 査読あり
• [雑誌論文] Alarm pheromone processing in the ant brain : an evolutionary perspective (2010)
  • 著者名/発表者名: Mizunami M., Yamagata N. and Nishino H
  • 雑誌名: Frontiers Behav. Neurosci 巻: 4 ページ: 28-28
  • 査読あり
• [雑誌論文] Complete mapping of glomeruli based on sensory nerve branching pattern in the primary olfactory center of the cock roach Periplaneta americana. (2010)
  • 著者名/発表者名: Watanabe H., et al.
  • 雑誌名: Journal of Comparative Neurology 巻: 518 ページ: 3907-3930
  • 査読あり
• [雑誌論文] Spatial representation of alarm pheromone information in asecondary olfactory center in the ant brain (2010)
  • 著者名/発表者名: Yamagata N., Mizunami M.
  • 雑誌名: Proceedings of the Royal Society, Part B. 巻: 277 ページ: 2465-2475
  • 査読あり
• [雑誌論文] Postembryonic development of sexually dimorphic glomeruli and related interneurons in the cockroach Periplaneta americana. (2010)
  • 著者名/発表者名: Nishino N., et al.
  • 雑誌名: Neuroscience Letters 巻: 469 ページ: 60-64
  • 査読あり
• [雑誌論文] Roles of aminergic neurons in formation and recall of associative memory in crickets (2010)
  • 著者名/発表者名: Mizunami M., Matsumoto Y
  • 雑誌名: Frontiers in Behavioral Neuroscience 巻: 4 ページ: 172-172
  • 査読あり
• [雑誌論文] Alarm pheromone processing in the ant brain : an evolutionary perspective (2010)
  • 著者名/発表者名: Mizunami M., et al.
  • 雑誌名: Frontiers in Behavioral Neuroscience 巻: 4 ページ: 28-28
  • 査読あり
• [雑誌論文] Differential odor processing in two olfactory pathways in the honeybee (2009)
  • 著者名/発表者名: Yamagata N., Schmuker M., Szyszka P., Mizunami M. , and Menzel R
  • 雑誌名: Frontiers Systems Neurosci 巻: 3 ページ: 16-16
  • DOI: 10.3389/neuro.06.016.2009
  • 査読あり
• [雑誌論文] Stimulation of the cAMP system by the nitric oxide-cGMP system underlying the formation of long-term memory in an insect (2009)
  • 著者名/発表者名: Matsumoto Y., Hatano A., Unoki S. and Mizunami M.
  • 雑誌名: Neurosci. Lett 巻: 467 号: 2 ページ: 81-85
  • DOI: 10.1016/j.neulet.2009.10.008
  • NAID: 120001702451
  • 査読あり
• [雑誌論文] Roles of octopaminergic and dopaminergic neurons in appetitive and aversive memory recall in an insect (2009)
  • 著者名/発表者名: Mizunami M., Unoki S., Mori Y., Hirashima D., Hatano A., and Matsumoto Y.
  • 雑誌名: BMC Biology 巻: 7 号: 1 ページ: 46-46
  • DOI: 10.1186/1741-7007-7-46
  • 査読あり
• [雑誌論文] Why the carrot is more effective than the stick : Different dynamics of punishment memory and reward memory and its possible biological basis (2009)
  • 著者名/発表者名: Nakatani Y., Matsumoto Y., Mori Y., Hirashima D., Nishino H., Arikawa K. and Mizunami M.
  • 雑誌名: Neurobiol. Learn. Mem 巻: 92 号: 3 ページ: 370-380
  • DOI: 10.1016/j.nlm.2009.05.003
  • 査読あり
• [雑誌論文] Different growth patterns of two adjacent glomeruli responsible for sex-pheromone processing during postembryonic development of the cockroach Periplaneta americana (2009)
  • 著者名/発表者名: Nishino H., Yoritsune A., and Mizunami M.
  • 雑誌名: Neurosci. Lett 巻: 462 号: 3 ページ: 219-224
  • DOI: 10.1016/j.neulet.2009.01.012
  • NAID: 120001538105
  • 査読あり
• [雑誌論文] Functional and topographic segregation of glomeruli revealed by local staining of antennal sensory neurons in the honeybee Apis mellifera (2009)
  • 著者名/発表者名: Nishino H., Nishikawa M., Mizunami M., and Yokohari F.
  • 雑誌名: J. Comp. Neurol 巻: 515 号: 2 ページ: 161-180
  • DOI: 10.1002/cne.22064
  • 査読あり
• [雑誌論文] Systemic RNA interference for the study of learning and memory in an insect (2009)
  • 著者名/発表者名: Takahashi T., Hamada A., Miyawaki K., Matsumoto Y., Mito T., Noji S., and Mizunami M.
  • 雑誌名: J. Neurosci. Methods 巻: 179 ページ: 9-15
  • 査読あり
• [雑誌論文] Differential odor processing in two olfactory pathways in the honeybee. (2009)
  • 著者名/発表者名: Yamagata N., et al.
  • 雑誌名: Frontiers Systems Neurosci. 3 ページ: 16-16
  • 査読あり
• [雑誌論文] Stimulation of the cAMP system by the nitric oxide-cGMP system underlying the formation of long-term memory in an insect. (2009)
  • 著者名/発表者名: Matsumoto Y., et al.
  • 雑誌名: Neurosci.Lett. 467 ページ: 81-85
  • 査読あり
• [雑誌論文] Roles of octopaminergic and dopaminergic neurons in appetitive and aversive memory recall in an insect. (2009)
  • 著者名/発表者名: Mizunami M., et al.
  • 雑誌名: BMC Biology 7 ページ: 46-46
  • 査読あり
• [雑誌論文] Why the carrot is more effective than the stick : Different dynamics of punishment memory and reward memory and its possible biological basis. (2009)
  • 著者名/発表者名: Nakatani Y., et al.
  • 雑誌名: Neurobiol.Learn.Mem. 92 ページ: 370-380
  • 査読あり
• [雑誌論文] Different growth patterns of two adjacent glomeruli responsible for sex-pheromone processing during postembryonic development of the cockroach Periplaneta americana. (2009)
  • 著者名/発表者名: Nishino H., et al.
  • 雑誌名: Neurosci.Lett. 462 ページ: 219-224
  • 査読あり
• [学会発表] コオロギの嗅覚連合学習に対するカフェインの影響 (2011)
  • 著者名/発表者名: 杉町誓児、吉富絵美、松本幸久、水波誠、岡田二郎
  • 学会等名: 環境ホルモン学会
  • 発表場所: 東京大学、東京
  • 年月日: 2011-12-01
• [学会発表] コオロギの嗅覚連合学習に対するカフェインの影響 (2011)
  • 著者名/発表者名: 杉町誓児, 他4名
  • 学会等名: 日本環境ホルモン学会
  • 発表場所: 東京大学(東京都)
  • 年月日: 2011-12-01
• [学会発表] 昆虫微小脳の機能的設計に関する研究(動物学会賞受賞者講演) (2011)
  • 著者名/発表者名: 水波誠
  • 学会等名: 日本動物学会
  • 発表場所: 大雪クリスタルホール、旭川
  • 年月日: 2011-09-22
• [学会発表] ワモンゴキブリのキノコ体における視覚と嗅覚情報の入力部位の比較 (2011)
  • 著者名/発表者名: 岩崎正純、水波誠、西野浩史
  • 学会等名: 日本動物学会
  • 発表場所: 大雪クリスタルホール、旭川
  • 年月日: 2011-09-22
• [学会発表] 昆虫微小脳の機能的設計に関する研究 (2011)
  • 著者名/発表者名: 水波誠
  • 学会等名: 日本動物学会、動物学会賞受賞者講
  • 発表場所: 大雪クリスタルホール(旭川市)(招待講演)
  • 年月日: 2011-09-22
• [学会発表] フタホシコオロギの嗅覚長期記憶のエピジェネティック制御 (2011)
  • 著者名/発表者名: 松本幸久, 他2名
  • 学会等名: 日本動物学会
  • 発表場所: 大雪アリーナ(旭川市)
  • 年月日: 2011-09-22
• [学会発表] ワモンゴキブリのキノコにおける視覚と嗅覚情報の入力部位の化較 (2011)
  • 著者名/発表者名: 岩崎正純, 他2名
  • 学会等名: 日本動物学会
  • 発表場所: 大雪アリーナ(旭川市)
  • 年月日: 2011-09-22
• [学会発表] フタホシコオロギの嗅覚長期記憶のエピジェネティック制御 (2011)
  • 著者名/発表者名: 松本幸久、佐藤千尋、水波誠
  • 学会等名: 日本動物学会
  • 発表場所: 大雪クリスタルホール、旭川
  • 年月日: 2011-09-21
• [学会発表] Habit formation by extended Pavlovian training in crickets (2011)
  • 著者名/発表者名: Mizunami M, Hatano A, Arai R, Matsumoto Y.
  • 学会等名: 8th ICCPB
  • 発表場所: Nagoya convention center, Nagoya
  • 年月日: 2011-06-01
• [学会発表] Sensory preconditioning in the cricket Gryllus bimaculatus : Associations between neutral sensory stimuli (2011)
  • 著者名/発表者名: Matsumoto Y, Hirashima D, Mizunami M.
  • 学会等名: 8th ICCPB
  • 発表場所: Nagoya convention center, Nagoya
  • 年月日: 2011-06-01
• [学会発表] Detection of female sex pheromone by male and female cockroaches : a comparative study (2011)
  • 著者名/発表者名: Nishino H, Iwasaki M, Mizunami M.
  • 学会等名: 8th ICCPB
  • 発表場所: Nagoya convention center, Nagoya
  • 年月日: 2011-06-01
• [学会発表] Habit formation by extended Pavlovian training in crickets (2011)
  • 著者名/発表者名: Mizunami M., et al
  • 学会等名: 8th International Conference for Comparative Physiology and Biochemistry
  • 発表場所: 名古屋国際会議場(愛知県)
  • 年月日: 2011-06-01
• [学会発表] Sensory preconditioning in the cricket Gryllus bimaculatus : Associations between neutral sensory stimuli (2011)
  • 著者名/発表者名: Matsumoto Y., et al
  • 学会等名: Comparative Physiology and Biochemistry
  • 発表場所: 名古屋国際会議場(愛知県)
  • 年月日: 2011-06-01
• [学会発表] a comparative study (2011)
  • 著者名/発表者名: Nishino H., et al
  • 学会等名: 8th International Conference for Comparative Physiology and Biochemistry
  • 発表場所: 名古屋国際会議場(愛知県)
  • 年月日: 2011-06-01
• [学会発表] フタホシコオロギの加齢性記憶障害における-酸化窒素の役割 (2010)
  • 著者名/発表者名: 松本幸久、佐藤千尋、水波誠
  • 学会等名: 日本神経科学会
  • 発表場所: 神戸国際会議場、神戸
  • 年月日: 2010-09-03
• [学会発表] フタホシコオロギの加齢性記憶障害における一酸化窒素の役割 (2010)
  • 著者名/発表者名: 松本幸久
  • 学会等名: 日本神経科学会
  • 発表場所: 神戸
  • 年月日: 2010-09-03
• [学会発表] Age-related memory impairment and its pharmacological rescue in the cricket (2010)
  • 著者名/発表者名: Matsumoto Y, Matsumoto S. C., Takahashi T, and Mizunami M
  • 学会等名: 9th International congress of Neuroethology
  • 発表場所: Salamanca University, Salamanaca, Spain
  • 年月日: 2010-08-05
• [学会発表] Effect of epinastine on acquisition and retrieval of appetitive olfactory memory in the cockroach (2010)
  • 著者名/発表者名: Matsumoto S.C, Matsumoto Y, and Mizunami M
  • 学会等名: 9th International congress of Neuroethology
  • 発表場所: Salamanca University, Salamanaca, Spain
  • 年月日: 2010-08-05
• [学会発表] Cognitive aspects of insect classical conditioning revealed by studying the roles of aminergic neurons in olfactory and visual memory recall (2010)
  • 著者名/発表者名: Mizunami M, Unoki S, Matsumoto Y
  • 学会等名: 9th International congress of Neuroethology
  • 発表場所: Salamanca University, Salamanaca, Spain
  • 年月日: 2010-08-05
• [学会発表] Age-related memory impairment and its pharmacological rescue in the cricket (2010)
  • 著者名/発表者名: Matsumoto Y.
  • 学会等名: 9^<th> International congress of Neuroethology
  • 発表場所: Salamanaca, Spain
  • 年月日: 2010-08-05
• [学会発表] Effect of epinastine on acquisition and retrieval of appetitive olfactory memory in the cockroach (2010)
  • 著者名/発表者名: Matsumoto S.-C.
  • 学会等名: 9^<th> International congress of Neuroethology
  • 発表場所: Salamanaca, Spain
  • 年月日: 2010-08-05
• [学会発表] Cognitive aspects of insect classical conditioning revealed by studying the roles of aminergic neurons in olfactory and visual memory recall (2010)
  • 著者名/発表者名: Mizunami M.
  • 学会等名: 9^<th> International congress of Neuroethology
  • 発表場所: Salamanaca, Spain
  • 年月日: 2010-08-05
• [学会発表] コオロギの匂い学習・記憶におけるアセチルコリン受容体の働き (2010)
  • 著者名/発表者名: 松本幸久、佐藤千尋、水波誠
  • 学会等名: 日本比較生理生化学会
  • 発表場所: 九州産業大学、福岡
  • 年月日: 2010-07-17
• [学会発表] コオロギの匂い学習・記憶におけるアセチルコリン受容体の働き (2010)
  • 著者名/発表者名: 松本幸久
  • 学会等名: 日本比較生理生化学会
  • 発表場所: 福岡
  • 年月日: 2010-07-17
• [学会発表] フタホシコオロギにおける連合条件付けの訓練間隔と記憶の関係 (2009)
  • 著者名/発表者名: 松本幸久、水波誠
  • 学会等名: 日本比較生理生化学会大会
  • 発表場所: 大阪
  • 年月日: 2009-10-23
• [学会発表] What can we learn from them? Satellite Symposium on Biomimetic Surface Engineering (2009)
  • 著者名/発表者名: Mizunami M.
  • 学会等名: Biomimetic Materials Design based on Biodiversity Inventory
  • 発表場所: Sapporo
  • 年月日: 2009-10-03
• [学会発表] Insect "microbrains" : What can we learn from them? (2009)
  • 著者名/発表者名: Mizunami M.
  • 学会等名: Biomimetic Materials Design Based on Biodiversity Inventory
  • 発表場所: Sapporo
  • 年月日: 2009-10-03
• [学会発表] 微小脳研究から脳進化の解明へ、成茂シンポジウム (2009)
  • 著者名/発表者名: 水波誠
  • 学会等名: 日本動物学会
  • 発表場所: 静岡グランシップ
  • 年月日: 2009-09-27
• [学会発表] なぜ罰記憶は報酬記憶より忘れやすいのか (2009)
  • 著者名/発表者名: 水波誠、仲谷嘉洋、松本幸久
  • 学会等名: 日本動物学会
  • 発表場所: 静岡グランシップ
  • 年月日: 2009-09-27
• [学会発表] ゴキブリ触角葉における匂い刺激応答の光学計測 (2009)
  • 著者名/発表者名: 松本幸久、山方恒宏、佐藤千尋、河野芳明、水波誠
  • 学会等名: 日本動物学会
  • 発表場所: 静岡グランシップ
  • 年月日: 2009-09-27
• [学会発表] 微小脳研究から脳進化の解明へ (2009)
  • 著者名/発表者名: 水波誠
  • 学会等名: 日本動物学会
  • 発表場所: 静岡
  • 年月日: 2009-09-27
• [学会発表] ゴキブリ触角葉における匂い刺激応答の光学計測 (2009)
  • 著者名/発表者名: 松本幸久, 他4名
  • 学会等名: 日本動物学会
  • 発表場所: 静岡
  • 年月日: 2009-09-27
• [学会発表] なぜ罰記憶は報酬記憶より忘れやすいのか? (2009)
  • 著者名/発表者名: 水波誠, 他2名
  • 学会等名: 日本動物学会
  • 発表場所: 静岡
  • 年月日: 2009-09-27
• [学会発表] Habit formation in insect classical conditioning (2009)
  • 著者名/発表者名: Mizunami M.
  • 学会等名: International Symposium of Life Science
  • 発表場所: Fukuoka University, Fukuoka
  • 年月日: 2009-03-22
• [学会発表] Habit formation in insect classical conditioning. (2009)
  • 著者名/発表者名: Mizunami M.
  • 学会等名: International Symposium of Life Science
  • 発表場所: Fukuoka, Japan 招待講演
  • 年月日: 2009-03-22
• [学会発表] Cognitive process underlying insect classical conditioning (2009)
  • 著者名/発表者名: Mizunami M.
  • 学会等名: Insect Genome Meeting
  • 発表場所: Riken, Kobe (invited)
  • 年月日: 2009-03-11
• [図書] 動物は何を考えているのか?:学習と記憶の比較生物学 (2009)
  • 著者名/発表者名: 水波誠、松本幸久
• [図書] 動物は何を考えているのか?:学習と記憶の比較生物学 (2009)
  • 著者名/発表者名: 水波誠、松本幸久
  • 総ページ数: 16
  • 出版者: 共立出版
• [備考] 報道関連情報(1)北海道新聞に記事、「雌同士恋のライバル認知?ゴキブリの神経反応解析」2010年1月23日
• [備考] (2)北海道新聞に記事、「コオロギの脳内の仕組みを解明した北大大学院教授水波誠さん」、ひと2009年、2009年8月14日
• [備考] (3)科学新聞、コオロギの記憶読み出しにニューロンの活性化必要、2009年8月14日
• [備考] (4)北海道新聞に記事、「コオロギも考えています」、2009年8月5日
• [備考] (5)読売新聞に記事、「コオロギの記憶、高度な仕組み」、2009年8月5日
• [備考] (6)HBCテレビで報道、「コオロギの記憶を解明」、The NEWS北海道、2009年8月5日
• [備考] アウトリーチ活動(1)北海道生物教育会第1回研究協議会にて研修会『比較神経解剖学～コオロギとヒヨコから研究課題を発見する』講師、20116月18日
• [備考] 学術上の受賞「昆虫微小脳の機能的設計に関する研究」にて、日本動物学会賞を受賞。2011年9月22日
• [備考] ホームページ情報
  • URL: https://www.sci.hokudai.ac.jp/~mizunami/MICROB~2/
• [備考]
  • URL: https://www.sci.hokudai.ac.jp/~mizunami/MICROB~2/
• [備考]
  • URL: https://www.sci.hokudai.ac.jp/~mizunami/MICROB~2/
• [備考]
  • URL: https://www.sci.hokudai.ac.jp/~mizunami/MICROB~2/