コオロギの匂い学習神経機構のワイヤ電極法による解析

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本研究は昆虫の匂い学習・記憶形成の神経機構の解明を目的とする。一般に記憶は性質の異なる少なくとも二つの記憶、長期記憶(新規のタンパク合成を必要とする記憶)と短期記憶(タンパク合成を必要としない記憶)に分けられる。様々な動物において条件づけ回数の違いにより形成される記憶が違うことがわかっている。例えばコオロギの匂い学習系では、4回の訓練で形成された記憶は数日間減衰しない(長期記憶)のに対し、1回の訓練で形成された記憶は数時間で減衰する(短期記憶)。研究代表者の行動薬理学的な研究により、カルシウムイオノフォアやアデニル酸シクラーゼ(AC)活性化因子を血中内に投与すると1回の訓練でも長期記憶が形成されること、カルモジュリン拮抗剤やGタンパク阻害剤の投与により4回の訓練による長期記憶が完全に阻害されることが新たにわかった。すなわち前二者の薬物は長期記憶の「誘導剤」、後二者は「阻害剤」としての作用を持つ。さらにこれらの薬物に加え我々がこれまでにコオロギの学習系で明らかにした一酸化窒素(NO)-環状GMP(cGMP)シグナル系およびcAMP-PKAシグナル系における「誘導剤」と「阻害剤」の組み合わせ投与実験を行い、長期記憶形成のシグナル伝達経路について調べた。その結果より、NO-cGMPシグナル系の活性化によりCa^<2+>-calmodulin系を介してcAMP-PKAシグナル系が活性化され、長期記憶が形成されることが示唆された。さらに比較実験としてミツバチの匂い学習においてもカルモジュリン阻害剤、AC阻害剤、環状ヌクレオチド制御型イオンチャネル阻害剤を投与すると、学習の獲得や短期記憶は影響を受けないが長期記憶の形成は著しく阻害されるという結果が得られた。この結果は異なる動物種でも長期記憶の形成において共通の機構が働いている可能性を示唆している。