昆虫の学習における罰系・報酬系の電気生理学的解析

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本研究は主にゴキブリの唾腺ニューロン記録法を用いて、昆虫の学習形成過程に関わる報酬系や罰系の生体分子の役割と、この学習系に関わる領域及びニューロンを調べることを目的としている。本年度はまず、ピコポンプを使用した脳領域への薬物の局所投与技術を向上させ、脳内構造の中の特定の領域に薬物を投与することが可能になった。この方法を使用して嗅覚の記憶にかかわるとされるキノコ体の傘部または垂直葉と、触角葉への薬物局所投与実験をおこない、オクトパミン受容体阻害剤が記憶の読み出しに与える影響を調べた。実験では、ゴキブリの唾腺ニューロンの神経活動を記録しながら嗅覚と味覚を連合させる報酬学習訓練、訓練後の匂い応答テスト、オクトパミン受容体阻害剤であるエピナスチンの各脳領域への局所投与、投与後の匂い応答テスト(投与15分後)をこの順でおこなった。学習の成立した個体において、触角葉またはキノコ体傘部へのエピナスチン局所投与では報酬記憶の読み出しへの影響は見られなかったが、キノコ体垂直葉への投与ではオクトパミン受容体の阻害によって報酬記憶の読み出しが阻害されたと考えられる結果を得た。したがって、報酬学習によって得られた記憶の読み出しにはキノコ体垂直葉でのオクトパミン神経伝達がかかわっている可能性が高い。これまでキノコ体葉部に投射するオクトパミン作動性ニューロンの役割についての研究はなく、今回の結果は新規の発見である。以上、今年度は今後の研究にも有用となる薬品の局所投与技術を向上させ、完全固定下の昆虫において報酬記憶の機構の一端を明らかにした。