広報活動

Print

2017年9月5日

理化学研究所

記憶と運動の情報を区別して伝える神経回路を発見

-バーチャルリアリティ空間を飛行するハエの脳信号を解読-

動物が生きていくには、食べ物や交配相手を効率的に探し出す必要があります。そのために、動物は「感覚」「記憶」「自分自身の動き」などのさまざまな情報を組み合わせて、日夜、環境を探索しています。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、餌を見つけるまでの時間を短くしています。また、自分がどの方向にどれくらい動いたか(自己運動)を計算することで、いま自分がどこにいるかを知ります。

この能力は、哺乳類や昆虫を含む多くの動物に共通していますが、脳のどのような情報処理によって実現されているかは分かっていません。これまでの研究には、大きくて複雑な脳を持つ哺乳類が用いられていたので、調べることが困難でした。

そこで、理研の研究チームは、小さな脳で巧みに探索を行うキイロショウジョウバエ(いわゆるコバエ)の成虫(以下、ハエ)に着目しました。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によって“あたかも実空間を旋回している状況”を作り出し、記憶にもとづく探索行動時の脳活動を調べました。その結果、①ハエは次にどこに飛ぶかを決めるのに、いま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いること、②いま見えている物体の位置、記憶した物体の位置、ハエ自身の運動など探索に関わる情報を表す脳活動が、脳中枢へつながる「バルブ」という脳部位でみられること、③記憶と運動の情報は、並行して走る独立した神経回路によって伝達されていること(図参照)が明らかになりました。この並列神経回路は、探索行動に関わるさまざまな情報を混線することなく、コンパクトに探索中枢へ運ぶ伝送路の役割を果たしていると考えられます。

今後、神経回路を伝わる複数の情報がどのように統合され、行動が生み出されるかを明らかにすることで、動物が餌や交配相手を効率的に見つけ出す仕組みの理解につながると期待できます。

記憶と運動の情報を伝える細胞群が作る神経回路の図

図 記憶と運動の情報を伝える細胞群が作る神経回路

理化学研究所
脳科学総合研究センター 知覚神経回路機構研究チーム
チームリーダー 風間 北斗 (かざま ほくと)
研究員 塩崎 博史 (しおざき ひろし)