甲殻類における目標指向行動の自発的開始機構：脳内多点記録法による神経生理学的解析

• 研究課題/領域番号: 23370031
• 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: 高畑 雅一 北海道大学, 理学(系)研究科(研究院), 教授 (10111147)
• 研究期間 (年度): 2011-04-01 – 2015-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2014年度)
• 配分額: 18,460千円 (直接経費: 14,200千円、間接経費: 4,260千円); 2013年度: 3,770千円 (直接経費: 2,900千円、間接経費: 870千円); 2012年度: 5,330千円 (直接経費: 4,100千円、間接経費: 1,230千円); 2011年度: 9,360千円 (直接経費: 7,200千円、間接経費: 2,160千円)
• キーワード: 甲殻類 / 目標指向行動 / 中枢神経機構 / 多重ユニット記録解析法 / アメリカウミザリガニ / アメリカザリガニ / 鋏脚 / 挟み行動 / アメリカンロブスター / 鋏脚グリップ行動 / オペラント条件づけ / 中枢神経活動 / 細胞外記録 / 中枢神経系 / 筋電図 / マニピュレーション / リーチング / 鋏脚グリッピング / 光弁別学習 / 無脊椎動物 / 自発行動 / オペラント学習 / 報酬学習系 / 神経生理学実験

研究成果の概要

捕食・攻撃など明確な意図で行われる目標指向行動は、高度な運動制御が必要であり、また目標への注意・動機づけなどの高次中枢機能も関わるため、その神経生理機構の解明は一般に非常に困難である。本研究では、甲殻類鋏脚の挟み行動を対象とし、生理学実験のためのオペラント条件づけの可能性を調査すると共に、その神経機構を細胞外多重ユニット解析法を用いて同定細胞レベルで調べた。その結果、視覚刺激を合図として挟み行動を開始させる実験プロトコルを確立し、視覚刺激に応答するユニット及び行動開始に先行するユニットを生理学的に同定した。これらは目標指向行動発現の中枢機構を解明するための重要な足がかりとなるものと期待される。

研究成果

• [雑誌論文] Sliding friction of zwitterionic hydrogel and its electrostatic origin (2014)
  • 著者名/発表者名: Ahmed, J., Guo, H., Yamamoto, T., Kurokawa, T., Takahata, M., Nakajima, T. and Gong, J. P.
  • 雑誌名: Macromolecules 巻: 47 号: 9 ページ: 3101-3107
  • DOI: 10.1021/ma500382y
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Electromyographic analysis of goal-directed grasping behavior in American lobster (2014)
  • 著者名/発表者名: Tomina, Y. and Takahata, M.
  • 雑誌名: J. Exp. Biol. 巻: 217 ページ: 3688-3699
  • DOI: 10.1242/jeb.107771
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Discrimination learning with light stimuli in restrained American lobster (2012)
  • 著者名/発表者名: Tomina, Y.
  • 雑誌名: Behavioural Brain Research 巻: 229 ページ: 91-105
  • 査読あり
• [雑誌論文] Sequential synaptic excitation an inhibition shape readiness discharge for voluntary behavior (2011)
  • 著者名/発表者名: K.Kagaya, M.Takahata
  • 雑誌名: Science 巻: 332 号: 6027 ページ: 365-368
  • DOI: 10.1126/science.1202244
  • 査読あり
• [学会発表] ザリガニにおける鋏グリッピング行動の神経生理学的解析 (2014)
  • 著者名/発表者名: 高橋直美、高畑雅一
  • 学会等名: 日本動物学会 第85回大会
  • 発表場所: 東北大学川内北キャンパス（宮城県仙台市）
  • 年月日: 2014-09-11 – 2014-09-14
• [学会発表] Neural activity during goal-directed gripping behavior in operant conditioned crayfish (2014)
  • 著者名/発表者名: Takahashi Naomi, Tkahata Masakazu
  • 学会等名: he 11th International Congress of Neuroethology (ICN) and the 36th Annual Meeting of the Japanese Society for Comparative Physiology and Biochemistry (JSCPB)
  • 発表場所: 札幌市コンベンションセンター（北海道札幌市）
  • 年月日: 2014-07-28 – 2014-08-01
• [学会発表] 概日リズムを示すアメリカザリガニ移動運動の筋電図解析：自発性／反射性の検証 (2012)
  • 著者名/発表者名: 冨菜雄介
  • 学会等名: 日本動物学会第８３回大会
  • 発表場所: 大阪大学（大阪市）
• [学会発表] アメリカウミザリガニにおける目標指向行動の行動生理学的解析 (2012)
  • 著者名/発表者名: 冨菜雄介
  • 学会等名: 日本動物行動学会第３１回大会
  • 発表場所: 奈良女子大学（奈良市）
• [学会発表] アメリカウミザリガニにおける光弁別学習:鋏行動を指標とした行動学的検証 (2011)
  • 著者名/発表者名: 冨菜雄介・高畑雅一
  • 学会等名: 日本動物学会
  • 発表場所: 旭川市大雪クリスタルホール(北海道)
  • 年月日: 2011-09-21
• [学会発表] ザリガニ自発性歩行の開始、維持、停止における下行性神経の賦活機構 (2011)
  • 著者名/発表者名: 加賀谷勝史・高畑雅一
  • 学会等名: 日本動物学会
  • 発表場所: 旭川市大雪クリスタルホール(北海道)
  • 年月日: 2011-09-21
• [学会発表] Sequential synaptic activation in the brain for voluntary initiation of walking in the crayfish (2011)
  • 著者名/発表者名: K.Kagaya, M.Takahata
  • 学会等名: International Congress of Comparative Physiology and Biochemistry
  • 発表場所: 名古屋国際会議場(愛知県)
  • 年月日: 2011-06-04
• [学会発表] Discrimination learning with light stimuli in restrained American lobster Homarus americanus (2011)
  • 著者名/発表者名: Y.Tomina, M.Takahata
  • 学会等名: International Congress of Comparative Physiology and Biochemistry
  • 発表場所: 名古屋国際会議場(愛知県)
  • 年月日: 2011-06-02
• [学会発表] アメリカウミザリガニにおける鋏行動を指標としたオペラント光弁別学習能の検証
  • 著者名/発表者名: 冨菜雄介
  • 学会等名: 日本動物学会第５７回北海道支部大会
  • 発表場所: 北海道大学（札幌市）
• [図書] 「姿勢制御と理学療法」（淺井仁・奈良勲編）”甲殻類の姿勢制御” (2015)
  • 著者名/発表者名: 高畑雅一
  • 出版者: 文光堂
• [図書] 神経インパルス物語（共訳；Alan J. McComas著 Galvani's Spark ---- the Story of the Nerve Impulse, Oxford University Press, 2011） (2014)
  • 著者名/発表者名: 酒井正樹・高畑雅一
  • 出版者: 共立出版
• [図書] 研究者が教える動物飼育１（日本比較生理生化学会編） (2012)
  • 著者名/発表者名: 高畑雅一
  • 総ページ数: 214
  • 出版者: 共立出版