神経活動マーカー分子の免疫染色によるカマキリ運動調節の神経回路の解明

昆虫では外骨格や筋肉の弾性が運動に大きな影響をあたえるため、脊椎動物とは異なる独自の運動制御の仕組みを持つ可能性がある。昆虫の運動制御の研究は飛翔や歩行などの反復運動において盛んに行われており、その神経回路が明らかになりつつある。一方、カマキリの捕獲行動のような、目標にあわせて動きを調節する運動は、繰り返し運動を再現することが容易でないため神経回路の解明はほとんど進んでいない。そこで本研究では、カマキリ神経系への電気刺激により異なる大きさの前肢運動を誘発し、運動中に興奮したニューロン群を神経活動マーカー分子への抗体を使って免疫染色することで、前肢運動の調節に関与する神経回路の同定を目指した。前年度の研究により、前肢運動を誘発するには前胸神経節に接続する縦連合への電気刺激が有効であることがわかった。しかし、複数の関節運動が同時に起こるため解析が複雑になるという欠点があった。そこで、前胸神経節から前肢筋肉系に向かって伸びる神経への電気刺激を試したところ、単関節の前肢運動を引き起こすことができた。さらに、刺激部位を調整することで関節運動の方向（屈曲もしくは伸展）を操作することができた。また前年度の研究において、神経活動マーカー分子であるpERKに対する抗体を用いた免疫染色によって、電気刺激で興奮したと想定される運動ニューロンの細胞体が観察できた。しかし、このpERKシグナルが実際に神経活動を反映するか否かは未確認であったため、薬理学的手法により神経興奮を促進または抑制したカマキリの前胸神経節においてpERKの免疫蛍光染色を行った。その結果、染色された細胞体の数が神経活動を抑制したものでは少なく、促進したものでは多くなった。このことから、前胸神経節においてpERKの局在は神経興奮を示すことが確認できた。

昆虫では外骨格や筋肉の弾性が運動に大きな影響をあたえるため、脊椎動物とは異なる独自の運動制御の仕組みを持つ可能性がある。昆虫の運動制御の研究は飛翔や歩行などの反復運動において盛んに行われており、その神経回路が明らかになりつつある。一方、カマキリの捕獲行動のような、目標にあわせて動きを調節する運動は、繰り返し運動を再現することが容易でないため神経回路の解明はほとんど進んでいない。そこで本研究では、カマキリ神経系への電気刺激により異なる大きさの前肢運動を誘発し、運動中に興奮したニューロン群を神経活動マーカー分子への抗体を使って免疫染色することで、前肢運動の調節に関与する神経回路の同定を目指した。前年度の研究により、前肢運動を誘発するには前胸神経節に接続する縦連合への電気刺激が有効であることがわかった。しかし、複数の関節運動が同時に起こるため解析が複雑になるという欠点があった。そこで、前胸神経節から前肢筋肉系に向かって伸びる神経への電気刺激を試したところ、単関節の前肢運動を引き起こすことができた。さらに、刺激部位を調整することで関節運動の方向（屈曲もしくは伸展）を操作することができた。また前年度の研究において、神経活動マーカー分子であるpERKに対する抗体を用いた免疫染色によって、電気刺激で興奮したと想定される運動ニューロンの細胞体が観察できた。しかし、このpERKシグナルが実際に神経活動を反映するか否かは未確認であったため、薬理学的手法により神経興奮を促進または抑制したカマキリの前胸神経節においてpERKの免疫蛍光染色を行った。その結果、染色された細胞体の数が神経活動を抑制したものでは少なく、促進したものでは多くなった。このことから、前胸神経節においてpERKの局在は神経興奮を示すことが確認できた。