昆虫の脳内での感覚情報の統合・処理機構の解析

昆虫大脑感觉信息整合与处理机制分析

• 批准号: 10J00204
• 负责人: 渡邉 英博
• 金额: $ 1.22万
• 依托单位: Fukuoka University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2010
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2010 至 2012
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-10J00204/
• 关键词: 昆虫; 匂い情報処理; 嗅受容細胞; 触角葉; 機械感覚細胞; 免疫抗体染色; セロトニン; 細胞内記録; 一次嗅覚中枢; 糸球体; 二次嗅覚ニューロン; Odotopy; ニューロンモデル

本年度は前年度に引き続き嗅覚情報処理における、嗅覚一次中枢である触角葉を構成する糸球体の機能的な役割を調べるための研究を中心に行なった。第一にワモンゴキブリ触角上の嗅感覚子に内在する、嗅受容細胞の糸球体への投射パターンを形態学的に調べた。結果、ゴキブリの糸球体は触角上の嗅覚感覚子の種類依存的にグループ化されていることを見出した。この結果は本年度The Journal of Comparative Neurology誌に投稿し掲載された。また、電位感受性色素を用いた光学測定と細胞内記録法の二つの手法を用いることによって、糸球体を構成するニューロンの匂い応答:特性を実際に解析した。その結果、嗅覚情報は糸球体の時空間的応答パターンによって符号化されていることを見出した。また、このような糸球体の時空間的応答パターンの形成には多数の触角葉局所介在ニューロンの匂い刺激に対する同期発火が重要な役割を果たすことを発見した。この研究結果については、すでに論文として投稿済みであり、審査中である。これら、嗅覚系の仕事とは別に、本年度は新たに触角機械感覚系の研究も行なった。免疫抗体染色法を用いることにより、ゴキブリの触角にはセロトニン陽性の機械受容細胞が分布していることを発見した。この発見は昆虫の触角感覚系において、アミン作動性の受容細胞の存在を初めて示した画期的な研究成果である。同時に、脳のセロトニン陽性細胞の分布をみることにより、これらの機械受容細胞の脳内への投射パターンも明らかにした。今後、嗅覚と機械感覚の受容細胞の投射パターンを比較することにより昆虫脳内での異種感覚の統合メカニズムが明らかになると期待できる。

继去年的基础上，今年我们重点研究了构成初级嗅觉中心触角叶的肾小球在嗅觉信息处理中的功能作用。首先，我们从形态学上研究了嗅觉受体细胞到肾小球的投射模式，肾小球位于美洲大蠊触角上的嗅觉感受器中。结果，我们发现蟑螂肾小球根据触角上嗅觉感受器的类型进行分组。这些结果今年已提交并发表在《比较神经病学杂志》上。此外，通过使用电压敏感染料的光学测量和细胞内记录两种方法，我们实际上分析了构成肾小球的神经元的气味反应特征。结果，我们发现嗅觉信息是由肾小球的时空反应模式编码的。我们还发现，多个触角叶局部中间神经元响应气味刺激的同步放电在肾小球中这种时空反应模式的形成中起着重要作用。这项研究的结果已经作为论文提交，目前正在审查中。除了嗅觉系统的这些工作之外，今年我们还对触角机械感觉系统进行了新的研究。通过免疫抗体染色，我们发现蟑螂的触角中分布着血清素阳性的机械敏感细胞。这一发现是一项开创性的研究成果，首次证明了昆虫触角感觉系统中胺能受体细胞的存在。同时，通过观察大脑中血清素阳性细胞的分布，我们还阐明了这些机械感受细胞向大脑的投射模式。未来，预计通过比较嗅觉和机械感觉受体细胞的投射模式，我们将能够阐明昆虫大脑中不同感官的整合机制。

项目成果

Critical roles of mecamylamine-sensitive mushroom body neurons in insset olfactory learning

美加明敏感蘑菇体神经元在插入嗅觉学习中的关键作用

• 发表时间: 2011
• 期刊: Neurobiology of Learning and Memory
• 影响因子: 2.7
• 作者: Matsumoto CS;Matsumoto Y;Watanabe H;Nishino H;Mizunami M;Hidehiro Watanabe
• 通讯作者: Hidehiro Watanabe

Dual pathways to process general odors in the cockroach brain

蟑螂大脑处理一般气味的双重途径

• 发表时间: 2010
• 作者: Matsumoto CS;Matsumoto Y;Watanabe H;Nishino H;Mizunami M;Hidehiro Watanabe;Hidehiro Watanabe;Hidehiro Watanabe
• 通讯作者: Hidehiro Watanabe

Context-dependent olfactory learning monitored by activities of salivary neurons in cockroaches

• DOI: 10.1016/j.nlm.2011.08.010
• 发表时间: 2012-01-01
• 期刊: NEUROBIOLOGY OF LEARNING AND MEMORY
• 影响因子: 2.7
• 作者: Matsumoto, Chihiro Sato;Matsumoto, Yukihisa;Mizunami, Makoto
• 通讯作者: Mizunami, Makoto

Neural basis of general odor processing in the cockroach antennal lobe

蟑螂触角叶一般气味处理的神经基础

• 发表时间: 2011
• 作者: Matsumoto CS;Matsumoto Y;Watanabe H;Nishino H;Mizunami M;Hidehiro Watanabe;Hidehiro Watanabe
• 通讯作者: Hidehiro Watanabe

ワモンゴキブリにおける触角感覚子依存的な糸球体構成

美洲大蠊的触角感器依赖性肾小球组织

• 发表时间: 2010
• 作者: Matsumoto CS;Matsumoto Y;Watanabe H;Nishino H;Mizunami M;Hidehiro Watanabe;Hidehiro Watanabe;Hidehiro Watanabe;渡邉英博
• 通讯作者: 渡邉英博