聴覚情報処理システムを構成する機能的神経回路地図の体系的な解明

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音を用いた同種間コミュニケーションを行う動物にとって、同種の音情報を雑音から識別する神経機構の獲得は不可欠である。キイロショウジョウバエは、種特異的な時間間隔(Inter-pulse Interval, IPI)を持つ羽音(求愛歌, 平均IPI 35 ms)を用いて求愛行動を行う。近年、求愛歌受容に重要な2次神経細胞(2次)が同定された。2次の機能阻害により求愛歌に対する応答行動は減少する。さらに、その神経活動はIPI 25 msの音に最も強く応答し、IPI 15 msの音に減少した応答を示す。しかし、どの神経細胞のどの様な神経活動によって時間間隔情報を抽出しているのか、その神経機構は不明である。今年度、2次の上流の神経細胞はIPI 15 msの音に最も強く応答することをCa2+イメージングにより明らかにした。このことから、2次は抑制性入力を受けている可能性がある。そこで、GABA受容体を2次で発現抑制しその神経活動を観察した。その結果、神経活動は短いIPIの音に対して上昇した。これは、2次がGABA作動性の抑制性入力を受けていることを示唆している。次に、GABA作動性の局所介在神経細胞(LN)を探索し、2種類のLNが2次と空間的に近接することを明らかにした。様々なIPIの音に対する2種類のLNの神経活動は、IPI 15 msの音に最も強く応答した。これは、これらLNが短いIPIの音において2次により強く抑制性出力することを示唆している。さらに、2種類のLNの機能阻害により求愛歌に対する応答行動が上昇するのかを検証する為、LNをそれぞれ機能阻害したメスを用いて人工求愛歌に対する応答行動を観察した。その結果、メスの応答行動は上昇した。この様に、LNが2次の神経活動を抑制するという小規模な神経回路によって、短いIPI情報を抑制するフィルター機能が獲得されているのかもしれない。