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。

今年，我们对以下三个问题进行了研究：1）在逃避行为下对脑神经元活动的分析：从板球上移动的球形跑步机上进行的脑膜中神经元的细胞内记录。结果，在逃脱运动之前被抑制的细胞，并且在局部神经元中发现了轴突延伸到侧支裂片的局部神经元中的细胞，以及在逃脱运动之前被抑制的细胞。此外，在侧壁裂片上有降落神经元，并投射到胸神经节上，胸神经节的活性增加了，然后在逃脱时板球向朝向细胞的轴突侧旋转，旋转轴对面时，有一些细胞被抑制。这些结果表明，附带裂片参与确定和控制气流引起的逃生行为。 2）在逃脱行为下对巨大中间神经元活动的分析：中间巨人中间神经元（MGI）的细胞内记录（MGI）是巨型中间神经元之一，在球形跑步机上从板球上进行了，研究了其气流反应和逃生行为之间的关系。结果，与没有对细胞体刺激的反应相比，MGI在逃生响应过程中显示出更高的活性，而发射频率的高峰时间与反应潜伏期相关。因此，MGI可以发送重要的感官信息以确定和启动逃生行为。 3）搜索与气流逃生行为相关的胸腔神经节输出电路：从胸神经节侧分支中记录了电动机神经元活动，那里有电动机输出电路，以及活动是否因大脑中降低信号的存在还是不存在，是否改变了活动。结果，阻塞降信号增加了胸部运动神经元的自发活动，并减少了气流反应。此外，在胸部运动神经元中，记录侧对气流刺激的反应小于同侧刺激的反应。这些结果表明，下降信号抑制了胸部运动神经元的自发活性并激活刺激诱导的反应，并且原胸运动神经元获得了更多对侧的上升信号。