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Neural mechanism of context-dependent action selection in innate escape behavior

先天性逃避行为中情境依赖动作选择的神经机制

基本信息

批准号：
21K06259
负责人：
小川宏人
金额：
$ 2.58万
依托单位：
Hokkaido University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21K06259/
关键词：
神経科学昆虫行動学脳・神経ニューロン意思決定行動選択

项目摘要

本年度は、次の3つの課題について研究を行った。1）逃避行動下における脳内ニューロン活動の解析：球状トレッドミル上を運動するコオロギから脳介在ニューロンの細胞内記録を行った。その結果、側副葉に軸索を伸ばす局所介在ニューロンの中に、逃避運動に先行して抑制される細胞や、逃避の有無によって気流応答が異なる細胞がみられた。また、側副葉に樹状突起を持ち胸部神経節に投射する下行性ニューロンに、逃避時にコオロギが細胞の軸索側に旋回する運動に先行して活動が上昇し、軸索と反対側に旋回する場合には抑制される細胞が存在した。これらの結果から、側副葉は気流誘導性逃避行動の決定や制御に関与することが示唆された。2）逃避行動下における巨大介在ニューロン活動の解析：球状トレッドミル上のコオロギから巨大介在ニューロンの一つであるMedial Giant Interneuron (MGI)の細胞内記録を行い、その気流応答と逃避行動の関係を調べた。その結果、MGIは細胞体側からの刺激に対して無反応の時より逃避反応時の方が高い活動を示し、その発火頻度のピーク時刻は反応潜時と相関した。従って、MGIは逃避行動の決定と開始に重要な感覚情報を送っている可能性がある。3）気流逃避行動に関連する胸部神経節内出力回路の探索：運動出力回路の存在する胸部神経節側枝から運動ニューロン活動を細胞外記録し、脳からの下行性信号の有無によって活動が変化するかを調べた。その結果、下行性信号を遮断すると胸部運動ニューロンの自発性活動は上昇し、気流応答は減少した。また前胸運動ニューロンでは、記録側と反対側からの気流刺激に対する応答は同側からの刺激への応答よりも小さかった。これらの結果から、下行性信号は胸部運動ニューロンの自発活動を抑制し刺激誘発応答を活性化すること、また前胸運動ニューロンは対側の上行性信号をより多く受けていることが示唆された。

This year's research is conducted on the third topic. 1) Analysis of internal activity under escape action: spherical movement on the surface of the cell The axons of the lateral accessory lobes are inserted into the middle of the body, and the cells that escape from the movement are inserted into the body. The dendrites of the lateral accessory lobes project downward and escape from the axonal side of the cell, and the axonal side of the cell rotates upward and backward. The results show that the lateral collateral lobes have a flow-induced escape behavior and the decision to control it. 2) Analysis of the activities of the Giant mediator under escape action: the relationship between the spherical giant mediator and the escape action is adjusted. The results showed that MGI had high activity, high frequency of fire, high response time and low response time. However, it is possible for MGI to send important emotional information when deciding and starting to evade actions. 3) Exploration of the motor output circuit in the thoracic ganglion related to flow escape: the existence of motor output circuit, the existence of motor activity in the thoracic ganglion collateral, the extracellular recording, the presence or absence of downward signal in the thoracic ganglion, and the modulation of motor activity. As a result, the downward signal is interrupted, and the spontaneous activity of the chest movement is increased and decreased. In the case of the chest movement, the recording side and the opposite side of the chest movement, the stimulation side and the opposite side of the chest movement. The result is that the downward signal is activated by the spontaneous activity of the chest movement.