連合学習に関わる塑的神経回路における2次元情報処理過程

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これまでのウミウシ連合学習の研究によって神経系での条件付けの効果は、感覚受容細胞の興奮性の変化として捉えられ、特に条件刺激を受容するB型視細胞において著しい変化を認めている。これはウミウシの視覚系と前庭系の直接的な神経干渉によるもので、条件刺激と無条件刺激が約1秒の時間遅れで組み合わさったときB型視細胞の興奮性がもっとも高進している。すなわち、条件づけられたB型視細胞では光照射を止めた直後、光応答の脱分極が長時間持続することが特徴となっている。ウミウシ行動発現を視覚系からみると、B型視細胞はA型視細胞を抑制することで間接的に動物の走光性を減弱させると考えられており、B型視細胞での顕著な興奮性の増大は行動の抑制となる。B型視細胞で認められた興奮性の変化は程度の差はあれ、運動系に至る神経回路の各部位でおこっていると考えられ、この点を明らかにすることが本研究の目的である。従来の電気生理学的手法では同時に多数点からの神経信号を検出することは不可能であることから、神経系をあらかじめ色素で染色した標本の光学的性質の変化が神経活動と対応づけられるという方法を用いた。このような方法をウミウシ神経系に適用した例はないことから色素の選定から始めた。現有する神経活動計測システムの光学的特性から用いる色素は蛍光膜電位感受性のものでなければならず入手可能なものを様々試し、RH-155による染色標本からS/N比のよい信号が得られた。同色素を用いて連合学習に関与する神経回路の伝達特性を評価するためB型視細胞を電気刺激し、応答を画像として記録した。その結果高次ニューロンの中に刺激に応じて興奮する細胞とその近傍に抑制される細胞の組があることを見出した。この細胞組の生理学的意義は明らかでなく今後の課題である。