ナメクジをモデル動物としたにおい情報の末梢での符号化と中枢での解読機構の解析

以蛞蝓为模型动物分析气味信息的外周编码和中枢解码机制

• 批准号: 02J00169
• 负责人: 伊藤 伊織
• 金额: $ 2.3万
• 依托单位: The University of Tokyo (2003-2004)Hokkaido University (2002)
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2002
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2002 至 2004
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-02J00169/
• 关键词: 嗅覚情報処理; 神経細胞の同期振動; 軟体動物腹足類; 神経同期振動

動物が外界からの刺激をどのように脳内の神経活動へと表現するかは,脳のはたらきを理解する上で重要な問題である。近年,脳内情報表現およびその処理には,神経細胞集団の同期的かつ周期的な活動の重要性が指摘されている。本研究においては,比較的単純な神経系をもちながらも,高度な嗅覚識別・学習能力をもち,かつ嗅覚神経系に神経集団の同期振動が顕著にみられるナメクジを用いて,嗅覚情報の情報処理について生理学的研究を行った。今年度は,前年度に報告した嗅上皮から記録される2.5HzのElectro-olfactogramについて,その情報処理上の役割を解析した。ナメクジの末梢嗅覚神経系である触角神経節からは,においの非存在下においても常に1-2Hzの局所電場電位が記録されるが,これは多数の神経の周期的同期活動を示している。流速の速い(0.18ml/s)におい刺激によって嗅上皮上に2.5Hzの振動が現れると,この振動は触角神経節の振動を2.5Hzの振動へと引き込んだ。流速のおそい(0.10ml/s)におい刺激では2.5Hzは観測されず,引き込みも起こらなかった。両方の流速において,におい刺激中には嗅覚中枢へと情報をおくる触角神経束からのスパイク活動は増加した。このスパイクの発生するタイミングの自己相関解析により流速の遅い場合では約1.2Hz,速い場合では約2.3Hzでの周期性があることが明らかになった。また,さらに触角神経節における局所電場電位の位相と,におい応答中のスパイク発生のタイミングを解析した結果,多くのスパイクは電場電位のピーク位相に発生し,この振動を引き起こす神経回路はにおい情報を中枢へと伝える神経細胞の発火タイミングを周期的に同期させている可能性が示された。また,嗅上皮の振動活動には一酸化窒素合成酵素の働きが必要であり,セロトニンは同期性を高めることも明らかにした。

Animal が external か ら の stimulus を ど の よ う に 脳 の god 経 activities within へ と performance す る か は, 脳 の は た ら き を understand す る で な important question on で あ る. In recent years, intelligence performance within 脳 お よ び そ の 処 Richard に は, god set 団 経 cells of the same period の か つ cycle な activity importance の が blame さ れ て い る. This study に お い て は, compare the 単 pure な god 経 department を も ち な が ら も, highly な olfactory 覚 recognition, learning ability を も ち, か つ olfactory 覚 god 経 department に 経 set 団 の period vibration が 顕 the に み ら れ る ナ メ ク ジ を with い て, olfactory 覚 の intelligence 処 Richard に つ い physiological research line を っ て た. Our は ", the first annual report に し た olfactory epithelium か ら record さ れ る 2.5 Hz の company - olfactogram に つ い て, そ の intelligence 処 principle on cut を の service parsing し た. ナ メ ク ジ の peripheral olfactory 覚 god 経 department で あ る tentacles god 経 section か ら は, に お い の the presence of に お い て も often に 1-2 hz の bureau electric potential が record さ れ る が, こ れ は most の god 経 の cycle of activity を same shown し て い る. Velocity い の speed (0.18 ml/s) に お い stimulus に よ っ て in olfactory epithelium に 2.5 Hz の vibration が now れ る と, こ の vibration section は tentacles god 経 の を 2.5 Hz の vibration へ と lead き 込 ん だ. Flow velocity おそ おそ (0.10ml/s)にお にお stimulation で <s:1> 2.5Hz にお 観 measurement されず, starting from 込み 込み おそ おそ った. Struck party の velocity に お い て, に お い stimulus に は olfactory 覚 central へ と intelligence を お く る tentacles god 経 beam か ら の ス パ イ ク activity は raised plus し た. Born こ の ス パ イ ク の 発 す る タ イ ミ ン グ の their phase analytical に masato よ り velocity の 遅 い occasions で は about 1.2 Hz, speed い occasions で は 2.3 Hz で の periodic が あ る こ と が Ming ら か に な っ た. ま た, さ ら に tentacles god 経 section に お け る bureau electric potential の phase と, に お い 応 answer in の ス パ イ ク 発 raw の タ イ ミ ン グ を parsing し た as a result, many く の ス パ イ ク は electric potential の ピ ー ク phase に 発 し, こ の vibration を lead き up こ す god 経 loop は に お い intelligence を central へ と 伝 え る god 経 cells の 発 fire タ イ ミ ン グ を cycle Youdaoplaceholder0 concurrent させて る る possibility が indicates された. ま た, olfactory epithelium の vibration activity に は a acidification smothering element synthesis enzyme の 働 き が necessary で あ り, セ ロ ト ニ ン は synchronism を high め る こ と も Ming ら か に し た.

项目成果

Ito I, Kimura T, Watanabe S, Kirino Y, Ito E.: "Modulation of two oscillatory networks in the peripheral olfactory system by γ-aminobutyric acid, glutamate and acetylcholine in the terrestrial slug Limax marginatus"Journal of Neurobiology. (in press).

Ito I、Kimura T、Watanabe S、Kirino Y、Ito E.：“陆地蛞蝓 Limax marginatus 中 γ-氨基丁酸、谷氨酸和乙酰胆碱对外周嗅觉系统中两个振荡网络的调节”神经生物学杂志（出版中）。 ）。

Ito I, Watanabe S, Kimura T, Kirino Y, Ito E.: "Negative relationship between odor-induced spike activity and spontaneous oscillations in the primary olfactory system of the terrestrial slug Limax marginatus."Zoological Science. 20(11). 1327-1335 (2003)

Ito I、Watanabe S、Kimura T、Kirino Y、Ito E.：“气味引起的尖峰活动与陆生蛞蝓初级嗅觉系统自发振荡之间的负相关关系。”动物学。

Ito I, Watanabe S, Kimura T, Kirino Y, Ito E.: "Distributions of γ-aminobutyric acid immunoreactive and acetylcholinesterase-containing cells in the primary olfactory system in the terrestrial slug Limax marginatus."Zoological Science. 20(11). 1337-1346 (

Ito I、Watanabe S、Kimura T、Kirino Y、Ito E.：“陆生蛞蝓初级嗅觉系统中 γ-氨基丁酸免疫反应性和含有乙酰胆碱酯酶的细胞的分布。”动物学科学 20(11)。 1337-1346（

Schutt A, Ito I, Rosso OA, Figliola A.: "Wavelet analysis can sensitively describe dynamics of ethanol evoked local field potentials of the slug (Limax marginatus) brain."Journal of Neuroscience Methods. 129(2). 135-150 (2003)

Schutt A、Ito I、Rosso OA、Figliola A.：“小波分析可以灵敏地描述乙醇引起的蛞蝓（Limax marginatus）大脑局部场电位的动态。”《神经科学方法杂志》。