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生物学

2024.06.27

経験が「音の聴き分け」能力を上げる仕組み ~ハエの脳で解明、動物の脳にも共通の神経機構~

名古屋大学大学院理学研究科・トランスフォーマティブ生命分子研究所(WPI-ITbM)の上川内 あづさ 教授、井本 圭亮 博士後期課程学生らの研究グループは、過去の音経験によって「求愛歌」のリズム識別能力が向上する脳の仕組みを、ショウジョウバエを使って解明しました。
ショウジョウバエは、種ごとに異なるリズムを持つ求愛歌などを利用して、同種のパートナーを選んでいます。リズムの聴き分け能力は求愛歌を聴いた経験によって変化しますが、それを担う脳の仕組みは分かっていませんでした。
本研究では、二種類の神経細胞が互いに接続しあう、という特徴的な形の神経回路が、この能力向上を担っている可能性を明らかにしました。また、ヒトにも共通する神経伝達物質であるGABAとドーパミンが、この神経回路への入力を担うことも発見しました。
経験に伴う音識別能力の変化は、ヒトを含む哺乳類や鳥類など多くの動物が示す共通の現象です。本研究の成果は、動物一般が持つ、音識別能力の変化を担う脳の仕組みの共通理解に、大きく貢献することが期待されます。
本研究成果は2024年6月14日付国際科学雑誌「iScience」に掲載されました。

 

【ポイント】

・ショウジョウバエのリズム識別能力が音経験により変化する仕組みを解明した。
・互いに接続する抑制性と興奮性注1)の神経細胞注2)が、識別能力の向上を担っていた。
・神経伝達物質GABA注3)とドーパミン注4)が音経験後の識別能力を調節していた。
・音識別能力が経験で変化する動物の仕組みの一般的な理解につながると期待される。

 

◆詳細(プレスリリース本文)はこちら

 

【用語説明】

注1) 抑制性と興奮性:
化学シナプスを介した神経細胞どうしの情報伝達において、情報を受け取る側の神経細胞の興奮性が抑えられる場合を抑制性神経伝達、逆に興奮性を上げる場合を興奮性神経伝達という。また、これらの情報伝達において、抑制性や興奮性の情報を出力する側の神経細胞をそれぞれ抑制性神経細胞、興奮性神経細胞と呼ぶ。
注2)神経細胞:
動物の脳や神経系を構成する特殊な細胞。ニューロンとも言う。「シナプス」と呼ばれる接合部位を形成して、互いに情報をやり取りする。「シナプス」は、神経伝達物質などの化学物質を介する「化学シナプス」と、膜電位変化を直接次の神経細胞に伝える「電気シナプス」に分類される。
注3) GABA:
γ-アミノ酪酸(gamma-aminobutyric acid)というアミノ酸の一種。ヒトを含めた多くの動物の脳や神経系で、主に抑制性の神経伝達物質として機能する。
注4) ドーパミン:
神経伝達物質の一種。ヒトを含めた多くの動物の脳や神経系で機能する。運動調節、ホルモン調節、快の感情、意欲、学習などの制御に関わることが知られている。

 

【論文情報】

雑誌名:iScience
論文タイトル:Neural-circuit basis of song preference learning in fruit flies
著者:井本 圭亮、石川 由希、麻生 能功、Jan Funke、田中 良弥、上川内 あづさ  ( 名古屋大学関係者)
DOI:10.1016/j.isci.2024.110266
URL: https://www.cell.com/iscience/fulltext/S2589-0042(24)01491-3

 

【WPI-ITbMについて】http://www.itbm.nagoya-u.ac.jp
名古屋大学トランスフォーマティブ生命分子研究所(WPI-ITbM)は、2012年に文部科学省の世界トップレベル研究拠点プログラム(WPI)の1つとして採択されました。
WPI-ITbMでは、精緻にデザインされた機能を持つ分子(化合物)を用いて、これまで明らかにされていなかった生命機能の解明を目指すと共に、化学者と生物学者が隣り合わせになって融合研究をおこなうミックス・ラボ、ミックス・オフィスで化学と生物学の融合領域研究を展開しています。「ミックス」をキーワードに、人々の思考、生活、行動を劇的に変えるトランスフォーマティブ分子の発見と開発をおこない、社会が直面する環境問題、食料問題、医療技術の発展といったさまざまな課題に取り組んでいます。これまで10年間の取り組みが高く評価され、世界トップレベルの極めて高い研究水準と優れた研究環境にある研究拠点「WPIアカデミー」のメンバーに認定されました。

 

【研究代表者】

大学院理学研究科/トランスフォーマティブ生命分子研究所(WPI-ITbM) 上川内 あづさ 教授
https://www.bio.nagoya-u.ac.jp/~NC_home/index2.htm