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ハエは記憶と運動の情報を脳で区別して飛行

掲載日:2017年9月14日

ショウジョウバエには記憶や運動、視覚などの情報を区別して伝える脳の神経回路があることを見つけた、と理化学研究所(理研)の研究グループがこのほど発表した。バーチャルリアリティ装置を使った研究成果で、論文は英科学誌「ネイチャーニューロサイエンス」電子版に掲載された。

研究グループによると、ほ乳類のほか昆虫を含む動物は、記憶や視覚などの感覚、さらに自分自身の動きなどのさまざまな情報を組み合わせて、えさや交配相手を探すとされている。例えば、視覚と記憶を使って過去に食べ物を得た場所に戻ってくることで、えさを見つけるまでの時間を短くしたり、自分がどの方向にどれくらい動いたかを計算することで、いま自分がどこにいるかを知るという。しかし脳がこうした情報をどのように処理しているか詳しい仕組みは分かっていなかった。

理研脳科学総合研究センター知覚神経回路機構研究チームの風間北斗(かざま ほくと)チームリーダーと塩崎博史(しおざき ひろし)研究員らは、脳が大きく、仕組みも複雑なほ乳類ではなく、体長約3ミリのショウジョウバエを実験対象に選択。このハエの脳内の情報処理の仕方を調べるためには、ハエを固定しなくてはならないため、ハエを固定したまま羽ばたきに応じて景色が変化するバーチャルリアリティ装置を作った。この装置を使うと、ハエをピンで固定したまま羽ばたきさせ、この羽ばたきからハエがどの方向に飛ぼうとしているかを推定、これに応じて景色を動かすことでハエがあたかも空間を飛んでいるような探索行動の状況を作り出して脳活動を記録できるという。

この装置を使ったさまざまな実験を行い、実験データを解析した結果、ハエは今見ている景色だけでなく、数秒前に見た景色の記憶を使って、次にどこに飛ぶかを決めており、そうした探索行動をつかさどっているのは、「バルブ」と呼ばれる脳の領域であることが判明。このバルブ領域で、今見えている物体の位置や記憶した物体の位置、ハエ自身の運動などに関するさまざまな情報処理を行うこと、さらに、記憶の情報を伝える神経回路と自分の運動の情報を伝える神経回路は、脳内で並行して走る異なる回路であることが分かったという。

研究グループは、ハエのこうした並行神経回路の仕組みにより、さまざまな情報が“混線”することなく、的確な探索行動ができる、としている。

画像と図 記憶と運動の情報を伝える細胞群が作る神経回路(理研の研究グループ提供)
画像と図 記憶と運動の情報を伝える細胞群が作る神経回路(理研の研究グループ提供) 画像と図 記憶と運動の情報を伝える細胞群が作る神経回路(理研の研究グループ提供)
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