コーディング手法を用いた異種感覚情報統合の神経基盤の解明

動物は複数の感覚器官から得られた情報を神経系で統合し，周囲の環境を正確に知覚する。しかし，複数の感覚器官で検出された同一の出来事・対象物に関する情報がどのように脳・神経系で統合されるのかは未知な部分が多い。そこで本研究は，感覚情報処理における各細胞の役割が判明しているコオロギの聴覚系および気流感覚系に着目することで，この問題にアプローチした。コオロギ聴覚回路において，聴覚細胞であるascending neuron 2（AN2）は，鼓膜器官を介して捕食者であるコウモリが発する超音波エコーに応答し，その神経応答が逃避行動を誘発させることが判明している。本研究は，超音波エコーのみならず，同じく捕食者の接近の手がかりとなる気流刺激に対してもAN2がスパイク応答を示し，聴覚と気流感覚入力を線形に足し合わせることを明らかにした。気流を検出する尾葉と呼ばれる感覚器官を切除するとAN2の気流応答が消失したことから，AN2は鼓膜と尾葉から感覚入力を受けると分かった。さらに，聴覚と気流感覚入力の線形加算による神経応答の増加に伴い，バーストと呼ばれる特徴的な高頻度発火が観察された。先行研究から，AN2はこのバースト発火を用いて音圧・音源位置などの音情報を符号化し，かつ飛行中のコオロギに逃避行動を誘起させることが判明している。よって本研究の結果は，捕食者であるコウモリが接近する際に生じる超音波エコーと気流刺激を，聴覚二次神経細胞であるAN2が統合し，逃避行動を適切に誘起できることが示唆された。これは，捕食者という特定の対象物に関する情報が，情報処理の初期段階に位置する単一の細胞において線形に統合されていることを意味する。

動物は複数の感覚器官から得られた情報を神経系で統合し，周囲の環境を正確に知覚する。しかし，複数の感覚器官で検出された同一の出来事・対象物に関する情報がどのように脳・神経系で統合されるのかは未知な部分が多い。そこで本研究は，感覚情報処理における各細胞の役割が判明しているコオロギの聴覚系および気流感覚系に着目することで，この問題にアプローチした。コオロギ聴覚回路において，聴覚細胞であるascending neuron 2（AN2）は，鼓膜器官を介して捕食者であるコウモリが発する超音波エコーに応答し，その神経応答が逃避行動を誘発させることが判明している。本研究は，超音波エコーのみならず，同じく捕食者の接近の手がかりとなる気流刺激に対してもAN2がスパイク応答を示し，聴覚と気流感覚入力を線形に足し合わせることを明らかにした。気流を検出する尾葉と呼ばれる感覚器官を切除するとAN2の気流応答が消失したことから，AN2は鼓膜と尾葉から感覚入力を受けると分かった。さらに，聴覚と気流感覚入力の線形加算による神経応答の増加に伴い，バーストと呼ばれる特徴的な高頻度発火が観察された。先行研究から，AN2はこのバースト発火を用いて音圧・音源位置などの音情報を符号化し，かつ飛行中のコオロギに逃避行動を誘起させることが判明している。よって本研究の結果は，捕食者であるコウモリが接近する際に生じる超音波エコーと気流刺激を，聴覚二次神経細胞であるAN2が統合し，逃避行動を適切に誘起できることが示唆された。これは，捕食者という特定の対象物に関する情報が，情報処理の初期段階に位置する単一の細胞において線形に統合されていることを意味する。