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昆虫における時間感覚の神経機構の解明

公募研究

研究領域こころの時間学 ―現在・過去・未来の起源を求めて―
研究課題/領域番号 26119501
研究種目

新学術領域研究(研究領域提案型)

配分区分補助金
審査区分 複合領域
研究機関北海道大学

研究代表者

小川 宏人  北海道大学, 理学(系)研究科(研究院), 准教授 (70301463)

研究期間 (年度) 2014-04-01 – 2016-03-31
研究課題ステータス 完了 (2015年度)
配分額 *注記
7,020千円 (直接経費: 5,400千円、間接経費: 1,620千円)
2015年度: 3,640千円 (直接経費: 2,800千円、間接経費: 840千円)
2014年度: 3,380千円 (直接経費: 2,600千円、間接経費: 780千円)
キーワード昆虫 / 神経 / 時間認知 / 聴覚 / 異種感覚統合 / 計時
研究実績の概要

昨年度報告したコオロギの気流誘導性逃避行動に対する音刺激による修飾作用について,刺激のタイミングや持続時間の影響を検証し,昆虫の時間認知についてのメカニズムに迫った。
200 msの音刺激の開始を気流刺激開始よりも0~800 ms先行させた群(いずれも気流刺激と同時に終了)間と,音刺激の終了時間を気流刺激終了時より0~600 ms先行させた群(いずれも気流刺激に800 ms先行させて開始)間で比較した。その結果,前者の群間では,音刺激を先行させた群では歩行方向は後方へ偏ったが,同時に開始した群(0 ms)は気流刺激のみを呈示した群と変わらなかった。一方,刺激終了時刻をシフトさせた群間では,終了時間にかかわらず歩行方向の後方への偏りがみられた。すなわち,音刺激による気流誘導性歩行方向の修飾は,気流刺激に対する音刺激の先行が必要であるが,それらの同時入力は必要としないことがわかった。以上の結果は,コオロギは気流感覚入力と聴覚入力の時間的関係を認識し,それに応じて気流逃避行動を変化させていることを示唆する。
気流誘導性歩行における方向制御には脳からの下行性信号が必要であることから,音刺激のタイミングや持続時間の認知も脳内の神経回路によって生じている可能性が高い。そこで,食道下-前胸神経節間の腹側神経束から吸引電極による細胞外電位記録を行い,様々な時間パターンの組合せ刺激に対する下行性神経活動応答を比較した。その結果,気流刺激だけを呈示した場合や同時呈示した場合に比べて,音刺激を先行して呈示した場合には,それに続く気流刺激に対する応答の最大発火数が有意に減少することがわかった。すなわち,音刺激が気流刺激に対して先行するかどうかは脳内で認識され,歩行を制御する下行性神経活動が変化していることが示唆された。
今後は脳内で複数種の感覚入力の時間関係を比較する神経機構についての解明を目指したい。

現在までの達成度 (段落)

27年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

27年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2015 実績報告書
  • 2014 実績報告書
  • 研究成果

    (24件)

すべて 2015 2014 その他

すべて 雑誌論文 (4件) (うち査読あり 4件、 オープンアクセス 4件、 謝辞記載あり 3件) 学会発表 (18件) (うち国際学会 3件、 招待講演 1件) 図書 (1件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Auditory modulation of wind-elicited walking behavior in the cricket, Gryllus bimaculatus.2015

    • 著者名/発表者名
      Matasaburo Fukutom, Makoto Someya, and Hiroto Ogawa
    • 雑誌名

      Journal of Experimental Biology

      巻: 218 ページ: 3968-3977

    • DOI

      10.1242/jeb.128751

    • NAID

      120005890025

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Spatial dynamics of action potentials estimated by dendritic Ca2+ signals in insect projection neurons.2015

    • 著者名/発表者名
      Hiroto Ogawa and Rumiko Mitani
    • 雑誌名

      Biochemical and Biophysical Research Communications

      巻: 467 号: 2 ページ: 185-190

    • DOI

      10.1016/j.bbrc.2015.10.021

    • NAID

      120005906893

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Direction-specific adaptation in neuronal and behavioral responses of an insect mechanosensory system.2015

    • 著者名/発表者名
      Hiroto Ogawa and Kotaro Oka
    • 雑誌名

      The Journal of Neuroscience

      巻: 35 号: 33 ページ: 11644-11655

    • DOI

      10.1523/jneurosci.1378-15.2015

    • NAID

      120005693904

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Ca2+ imaging of cricket protocerebrum responses to air current stimulation2015

    • 著者名/発表者名
      Hiroto Ogawa and Yoriko Kajita
    • 雑誌名

      Neuroscience Letters

      巻: 581 ページ: 282-286

    • DOI

      10.1016/j.neulet.2014.10.042

    • NAID

      120005553680

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] Direction-specific adaptation in neuronal and behavioral responses of cercal sensory system in the cricket.2015

    • 著者名/発表者名
      Hiroto Ogawa, Ruriko Mitani, and Kotaro Oka
    • 学会等名
      45th Annual Meeting of Society for Neuroscience
    • 発表場所
      Chicago (USA)
    • 年月日
      2015-10-17
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Preceding auditory inputs modulate responsiveness and orientation in wind-elicited walking behavior in the cricket.2015

    • 著者名/発表者名
      Matasaburo Fukutomi and Hiroto Ogawa
    • 学会等名
      45th Annual Meeting of Society for Neuroscience
    • 発表場所
      Chicago (USA)
    • 年月日
      2015-10-17
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 先行する音刺激はコオロギの気流逃避行動を修飾する2015

    • 著者名/発表者名
      福富又三郎,小川宏人
    • 学会等名
      日本動物学会第86回大会
    • 発表場所
      朱鷺メッセ(新潟県・新潟市)
    • 年月日
      2015-09-17
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] Temporal relationships between multisensory stimuli have modulatory effects on escape behavior in the crickets.2015

    • 著者名/発表者名
      Hiroto Ogawa and Matasaburo Fukutomi
    • 学会等名
      International Symposium on the Science of Mental Time
    • 発表場所
      東工大キャンパスイノベーションセンター(東京都・港区)
    • 年月日
      2015-09-12
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 機械感覚性投射ニューロン樹状突起での方向選択性形成過程に対するGABA作動性抑制性入力の効果2015

    • 著者名/発表者名
      小川宏人,三谷瑠里子
    • 学会等名
      第38回日本神経科学大会
    • 発表場所
      神戸国際会議場(兵庫県・神戸市)
    • 年月日
      2015-07-28
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] 先行する音刺激はコオロギの気流誘導性逃避行動を修飾する2015

    • 著者名/発表者名
      福富又三郎,小川宏人
    • 学会等名
      第38回日本神経科学大会
    • 発表場所
      神戸国際会議場(兵庫県・神戸市)
    • 年月日
      2015-07-28
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] Population coding of walking locomotion by descending neural activities in the cricket.2014

    • 著者名/発表者名
      Hiroto Ogawa, Tomohiro Shudo, Makoto Someya, and Masahiko Haruno
    • 学会等名
      44th Annual Meeting of Society for Neuroscience
    • 発表場所
      Washington, DC (USA)
    • 年月日
      2014-11-15 – 2014-11-19
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Estimation of neuronal assembly encoding directional information by decoding method.2014

    • 著者名/発表者名
      Makoto Someya and Hiroto Ogawa
    • 学会等名
      44th Annual Meeting of Society for Neuroscience
    • 発表場所
      Washington, DC (USA)
    • 年月日
      2014-11-15 – 2014-11-19
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Auditory modulation of wind-elicited walking behavior in the cricket.2014

    • 著者名/発表者名
      Matasaburo Fukutomi, Makoto Someya, and Hiroto Ogawa
    • 学会等名
      44th Annual Meeting of Society for Neuroscience
    • 発表場所
      Washington, DC (USA)
    • 年月日
      2014-11-15 – 2014-11-19
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 昆虫の投射ニューロンにおける樹状突起Ca2+上昇はシナプス入力によって修飾される活動電位波形に依存する2014

    • 著者名/発表者名
      小川宏人,三谷瑠里子
    • 学会等名
      日本生物物理学会第52回年会
    • 発表場所
      札幌コンベンションセンター(北海道・札幌市)
    • 年月日
      2014-09-25 – 2014-09-27
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Sparse Linear Regressionによる下行性神経活動からの昆虫歩行運動の推定2014

    • 著者名/発表者名
      小川宏人,首藤智宏,染谷真琴,春野雅彦
    • 学会等名
      第37回日本神経科学大会
    • 発表場所
      パシフィコ横浜(神奈川県・横浜市)
    • 年月日
      2014-09-11 – 2014-09-13
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 気流応答性投射ニューロンの方向選択性形成に関与する樹状突起内統合メカニズム2014

    • 著者名/発表者名
      三谷瑠里子,小川宏人
    • 学会等名
      第37回日本神経科学大会
    • 発表場所
      パシフィコ横浜(神奈川県・横浜市)
    • 年月日
      2014-09-11 – 2014-09-13
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] コオロギの音刺激と気流刺激に応答する異種感覚上行性ニューロン2014

    • 著者名/発表者名
      染谷真琴,小川宏人
    • 学会等名
      第37回日本神経科学大会
    • 発表場所
      パシフィコ横浜(神奈川県・横浜市)
    • 年月日
      2014-09-11 – 2014-09-13
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 上行性投射ニューロンの気流応答における三次元方向感受性への重力効果2014

    • 著者名/発表者名
      谷村佳奈子,小川宏人
    • 学会等名
      第37回日本神経科学大会
    • 発表場所
      パシフィコ横浜(神奈川県・横浜市)
    • 年月日
      2014-09-11 – 2014-09-13
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] コオロギの気流誘導性行動に対する先行聴覚刺激のクロスモーダル効果2014

    • 著者名/発表者名
      福富又三郎,染谷真琴,小川宏人
    • 学会等名
      第37回日本神経科学大会
    • 発表場所
      パシフィコ横浜(神奈川県・横浜市)
    • 年月日
      2014-09-11 – 2014-09-13
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Multisensory integration of auditory and cercal sensory inputs by ascending projection neurons in the cricket.2014

    • 著者名/発表者名
      Makoto Someya and Hiroto Ogawa
    • 学会等名
      2014 ICN/JSCPB
    • 発表場所
      札幌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
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Preceding auditory cue modulates walking direction in wind-elicited escape behavior in the cricket.2014

    • 著者名/発表者名
      Matasaburo Fukutomi, Makoto Someya, and Hiroto Ogawa
    • 学会等名
      2014 ICN/JSCPB
    • 発表場所
      札幌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
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Population coding of directional information of cercal sensory stimulus and wind-elicited locomotion.2014

    • 著者名/発表者名
      Hiroto Ogawa
    • 学会等名
      Hokkaido Neuroethology Workshops 2014
    • 発表場所
      北海道大学(北海道・札幌市)
    • 年月日
      2014-07-27
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 招待講演
  • [図書] Encyclopedia of Computational Neuroscience2015

    • 著者名/発表者名
      Hiroto Ogawa and John P. Miller
    • 総ページ数
      3180
    • 出版者
      Springer-Verlag
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [備考] 小川研究室 研究内容

    • URL

      http://www.sci.hokudai.ac.jp/~hogawa/Research.html

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書

URL: 

公開日: 2014-04-04   更新日: 2018-03-28  

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