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自然界に存在する匂いの多くは複数の揮発性化学物質が特定の比率でブレンドされたいわゆる複合臭で、匂いの種類は無限にあると言って良い。このような複合臭が有限数のニューロンによるネットワークにより"ひとつの匂い"として認知され、他の匂いとどう識別されるのかは神経科学に課せられた命題のひとつである。本研究では極めて優れた匂い識別能力をもつゴキブリをモデルとし、脳内にある高次嗅覚処理ニューロパイル(キノコ体)の出力側に位置するニューロンの匂い応答を細胞内記録し、その形態を蛍光色素の注入により同定した。
高次嗅覚情報処理ニューロンの匂い応答は時間軸上において単純なスパイクバーストによって形成される初期相と複雑なスパイク増減パターンを示す後期相の2相により表現される。異なる匂いを与えると初期相のスパイクバーストの頻度が、後期相においてはそのスパイクの発火パターンが変化することがわかった。またこれら2つの相の形成に触覚葉からキノコ体に投射する異なる2タイプのニューロンが寄与していることをつきとめた。さらにキノコ体の出力側のニューロンの終末領域が処理する感覚モダリティーの違いによって異なることを発見し、側葉が従来知られていたような散逸構造をとるのではなく、むしろ高度に区画化された複合ニューロパイルであることを明らかにした。
さらにニュージーランドに生息する原始的な昆虫であるウェタの一次匂い処理中枢(触覚葉)の構造を精査したところ、従来コオロギ目では全く知られていなかった性フェロモンを処理する糸球体が特化しており、ゴキブリ同様、性差識別を嗅覚に依存している可能性が示唆された。
以上、研究は当初の計画通りに進行しており、これらの成果の一部はすでに国際シンポジウム、学会等で発表した。現在さらに詳細な解析と論文化を進めている。
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