コオロギの闘争行動において発達する神経修飾モデルと社会適応

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本研究ではセロトニン神経の挙動について,数理的研究および実験的研究を行った.1.力学系によりセロトニン神経の数理モデルを構築した.モデルの構築の方針は,薬力学,薬物動態学の記述方法に基づいて行った.このモデルを安定性,過渡過程について解析を行ったところ,自己受容体結合能の低下により特徴的な2つの現象が発生する可能性が示唆された.1つは,細胞膜上の自己受容体量の安定状態に分岐が生じ,自己受容体量が多い状態と少ない状態の2つの状態がそれぞれ安定に存在しえるようになること.またもう1つは,自己受容体結合能の低下が自己受容体量の増加を引き起こし,この増加した状態から元の状態に戻るまでの過程に数日単位の長時間を要することである.またこの過渡過程は自己受容体阻害剤によって短くすることが可能であることも示された.数理モデル上,自己受容体量の増加はセロトニン放出量の低下に繋がることが示される.これらの結果は抑うつ病に関する過去の研究結果とよく合致する.2.数理的な解析結果を検証するために,生物実験を行った.本研究で用いる実験動物としてはクロコオロギを用いる.クロコオロギでは,敗北を経験した個体は他個体から逃走する傾向があるが,この敗北経験が2日から3日持続することが報告されている.第1回目の闘争を行わせる前に,ペアを組ませる個体のそれぞれに対して同量のセロトニン自己受容体5-H1IA選択的アンタゴニスト(WAY100635)を頭部へ注入した.第1回目の闘争の後6時間経った時点で,敗北個体がどれだけ影響を残しているか調べるため行動実験を行った.その結果,6時間後の時点で闘争行動が有意に回復していることを確認した.