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昆虫の学習の神経基盤の解明

研究課題

研究課題/領域番号 26840109
研究種目

若手研究(B)

配分区分基金
研究分野 動物生理・行動
研究機関北海道大学

研究代表者

濱中 良隆  北海道大学, 理学(系)研究科(研究院), 研究員 (10647572)

研究期間 (年度) 2014-04-01 – 2016-03-31
研究課題ステータス 中途終了 (2015年度)
配分額 *注記
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2015年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円)
2014年度: 3,510千円 (直接経費: 2,700千円、間接経費: 810千円)
キーワード昆虫 / 学習 / ドーパミン / 免疫染色 / 細胞内電位記録 / 記憶学習
研究実績の概要

本研究は、『記憶・学習の神経基盤解明の一端』として位置づけられる。具体的には、昆虫の匂い学習系を用いる。昆虫の学習過程は 『Mizunami-Unoki モデル』により説明される。このモデルは、これまで無脊椎動物と哺乳類の両方で知られてきた学習過程の要素を同時に含んでおり、『昆虫の学習が既知の学習過程では説明できない新規の学習過程である』ことを強く示唆している。ゴキブリでは、Mizunami-Unoki モデルの核を担う神経領域がキノコ体の『垂直葉』であることがわかってきた。私は、学習に伴った垂直葉のニューロンの活動変化を解析し、そのダイナミックな変化を単一細胞レベルで明らかにする。学習には、罰と報酬の2種類があり、罰学習には、『ドーパミン(DA)』が深く関わる。私はこれまでに、キノコ体の『傘部』近傍に細胞体を持つDAニューロンが垂直葉に投射することを明らかにした(浜中ら、投稿準備中)。以上の背景から、私はまず、罰学習の系で記憶・学習の神経基盤の解明に着手した。現在、垂直葉の外来性ニューロンの匂い応答性と投射形態の解析は順調に進んでいる。実験の結果、外来性ニューロンはi) 匂いに応答するタイプとii) 応答しないタイプの2つに大別されることがわかってきた。学習に関わるニューロンは匂いをコードする『キノコ体内因性ニューロン(ケニオン細胞)』と『キノコ体出力ニューロン』、両者のシナプス結合を修飾すると考えられ、Mizunami-Unokiモデルもモデルの核を担うDAニューロンを『入力ニューロン』として位置づけている。今のところ、一番のターゲットであるDAニューロンからの記録は未だ成功していない。本研究は、Mizunami-Unokiモデルを単一ニューロンの活動レベルで検証するものである。その独創性と学術的意義を考慮すれば、現在直面している困難を乗り越え、この研究を推進していく意義は極めて高い。

報告書

(2件)
  • 2015 実績報告書
  • 2014 実施状況報告書
  • 研究成果

    (4件)

すべて 2015 2014

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件、 オープンアクセス 2件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (2件)

  • [雑誌論文] Roles of calcium/calmodulin-dependent kinase II in long-term memory formation in crickets.2015

    • 著者名/発表者名
      Mizunami M, Nemoto Y, Terao K, Hamanaka Y, Matsumoto Y.
    • 雑誌名

      PLoS One

      巻: 9 号: 9 ページ: 9-9

    • DOI

      10.1371/journal.pone.0107442

    • NAID

      120005496509

    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Toward elucidating diversity of neural mechanisms underlying insect learning.2015

    • 著者名/発表者名
      Mizunami M, Hamanaka Y, Nishino H.
    • 雑誌名

      Zool. Lett.

      巻: 1 号: 1 ページ: 8-8

    • DOI

      10.1186/s40851-014-0008-6

    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [学会発表] ワモンゴキブリにおけるドーパミン免疫陽性ニューロンの脳内分布2014

    • 著者名/発表者名
      浜中良隆、粟田ひろ子、水波誠
    • 学会等名
      第85回日本動物学会
    • 発表場所
      東北大学(仙台市青葉区)
    • 年月日
      2014-09-11 – 2014-09-13
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [学会発表] Dopaminergic neurons in the brain of the cockroach, Periplaneta americana2014

    • 著者名/発表者名
      Hamanaka Y., Mizunami M.
    • 学会等名
      11th International Congress of Neuroethology (ICN2014)
    • 発表場所
      Sapporo Convention Center (北海道)
    • 年月日
      2014-07-28 – 2014-08-01
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書

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公開日: 2014-04-04   更新日: 2017-01-06  

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