神経系における誘引刺激と忌避刺激の感覚統合に基づく効用関数の構築

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ヒトとショウジョウバエ幼虫の驚愕反応には類似性がある。ヒトでは、健常者にはプレパルス抑制（刺激の直前に微弱な刺激を先行して与えると驚愕反応が大幅に抑制される現象）が見られるが、一部の精神疾患者ではプレパルス抑制が観察されない。同様にショウジョウバエ幼虫では、野生型ではプレパルス抑制が観察できるが、精神疾患に関係する変異体ではみられない。このようなアナロジーから、ショウジョウバエ幼虫の驚愕反応に関係する神経回路の動作特性を理解することは、ヒトの精神疾患における回路異常の解明に貢献する可能性がある。森本高子氏（東京薬科大・准教授）の研究グループは、幼虫にあたえる刺激の強度を変化させると生じる驚愕反応が変化することを発見した。本研究では、Jovanic et al.（2016）のモデルを使って, 刺激強度が幼虫の驚愕反応に変化を及ぼす原因を分析する。本年度は、以下の取り組みを実施した。Jovanic et al.（2016）の数理モデルを直接適用して、森本高子氏が実施した行動実験環境をシミュレートしても、実験結果は再現できなかった。そこで、数理モデル中の任意パラメータ（生理学的実験に基づいて定められていないパラメータ）を探索し、Jovanic et al.（2016）と森本高子氏の両方の行動実験の結果を再現するパラメータ領域を見つけた。特定したパラメータを利用して数理モデルを分析し、弦音器官ニューロンから抑制性介在ニューロンへのシナプスの強度が中程度の場合に、刺激強度が幼虫の驚愕反応に変化を及ぼす現象が発生することを明らかにした。また、ショウジョウバエの神経系における信号処理様式から着想を得て、プレイヤーの行動に関する情報が不完全なシグナルによって伝達されるゲームモデルを構築した。この研究の結果は、申請者を筆頭責任著者として国際誌に投稿中である。