【研究分野】応用生物化学

【研究領域課題番号】15H04489 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

情報伝達 / 匂い / フェロモン / MRI / ＭＲＩ

【研究成果の概要】

BOLD（Blood Oxygenation Level-Dependent）法を用いた機能的MRI解析において、周期的な繰り返しの嗅覚刺激に同期するMRI信号変化を抽出する手法を適用した。その結果、個々の匂い物質・フェロモンに応じて活性化されるマウス脳領域を、より高感度に検出することに成功した。また、多種類の匂い物質・フェロモンによる周期的な繰り返し刺激に対応できるように、嗅覚刺激装置を設計、作製し、嗅覚刺激の自動化を進めた。本課題における、測定法、解析法、装置の開発とその最適化により、匂い・フェロモン応答を、MRIを用いて高い感度で網羅的に解析する道が拓けたと考える。

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2015-04-01 - 2018-03-31

【配分額】16,900千円 (直接経費: 13,000千円、間接経費: 3,900千円)

【研究分野】応用生物化学

【研究領域課題番号】26450129 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

匂い / フェロモン / 脳・神経 / ＭＲＩ / 嗅覚 / 嗅球 / MRI / 副嗅球

【研究成果の概要】

多くの動物は、種の保存や生命の危機回避において、嗅覚を通じて外界から様々な情報を得ている。匂い物質やフェロモンといった化学物質がその情報の担い手であり、情動や行動、生理的変化を惹き起こす。
本研究において、マウス脳内における匂い物質やフェロモン様物質に対する応答を、機能的MRI手法により捉えることに成功した。繰り返しの嗅覚刺激に呼応して周期的に信号変化が生じる脳内部位を抽出する解析手法を確立し、これを適用することにより、応答部位を同定した。刺激物質に応じて異なる脳領域に応答が見られた。

【研究種目】基盤研究(C)

【研究期間】2014-04-01 - 2017-03-31

【配分額】5,070千円 (直接経費: 3,900千円、間接経費: 1,170千円)

【研究分野】神経科学一般

【研究領域課題番号】13898020 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

嗅覚 / 神経 / 匂い / フェロモン / 情報伝達

【研究成果の概要】

日本の嗅覚研究は、匂いでは嗅上皮嗅細胞レベルから嗅球へ、また、フェロモンでは鋤鼻器神経細胞から副嗅球へ、そして、最終的には高次中枢、行動までを、生化学的、生理学的、分子生物学的なアプローチによって解析しており、欧米諸国の成果にひけをとらない。しかし、電気生理学、分子生物学、生化学、発生形態学など様々な領域の多角的なアプローチが必要な特殊分野であることが嗅覚研究の難しさの原因となり、多くの研究者が興味をもっているにも関わらず実際に取り組むことができず、分子レベルでの嗅覚メカニズムの解明は遅々としてきただけでなく、領域をこえた横断的連携が効率良くはかられてこなかったのが現状である。そこで、国内研究者の成果を正当に提唱し、世界的にも確固たる役割を担うためには、日本の嗅覚研究者が一同に会して研究交流をし、共同研究の可能性を企画調査し、オリジナルな研究の推進のための意見交流をすることが早急に望まれている。
平成13年9月8日に、班員研究室一同(約60名)が会した非公開の班会議およびセミナーを東京大学医学部で行った。班会議において、本領域の更なる必要性に基づいて、本特定領域発足についての議論をした。さらに日本国内の嗅覚研究の活性化をはかるために、平成14年2月23日に約120名の聴衆のもとに公開シンポジウム「多角的アプローチによる嗅覚情報伝達の総合的研究-今、嗅覚研究が面白い!神経から脳へ行動へ」を開催した。このように、基盤研究C企画調査によって綿密な事前調査を行って、特定領域立ちあげの緊急性および必要性について討議したのみならず、嗅覚研究に入ろうとする学生諸君に喚起を促し、嗅覚に関連する企業との産学連携の場を模索する機会を提供し、班員同士の刺激と領域の活性化を実現させた。

【研究種目】基盤研究(C)

【研究期間】2001

【配分額】3,100千円 (直接経費: 3,100千円)

【研究分野】動物生理・代謝

【研究領域課題番号】05640761 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

昆虫 / 本能行動 / 下行性介在神経 / 匂い / フェロモン / 脳 / フリップ・フロップ / 定位行動 / カイコガ / ジグザグ歩行 / 嗅覚 / 配偶行動

【研究成果の概要】

ある種の昆虫は、同種の雌パートナーに定位するとき雌が放出する性フェロモンの匂いを鍵刺激としてジグザグ歩行や飛翔を示す。この行動は、中枢神経系にプログラムされており、嗅覚刺激によって発現する本能的行動と考えられる。鱗翅目昆虫のカイコガでは、このジグザグ行動は脳と胸部運動系を結ぶ2種類の下行性介在神経がフェロモン刺激に対して示すフリップフロップ(FF)的な神経インパルスパターンによって制御されていることが示唆された。FFとは元来、電子回路を構成する記憶機能を持つ基本的な素子の動作を示すが、これと類似の動作特性がカイコガの中枢神経系で形成され、その活動がジグザグ行動を誘発する本能行動の制御と関連することが予想される。
本研究では、カイコガのFF神経情報の機能と形成メカニズムを神経生理学、形態学、行動学的手法によって解析し、本能行動の発現および制御機構の解明を行った。
1.行動:(1)風洞装置によるカイコガの歩行軌跡の解析、(2)胸部を拘束してジグザグ歩行を行わせる行動装置を考案し、行動を高速度撮影し、その画像を解析することによってジグザグ歩行やそれに伴うはばたき運動を解析した結果、このプログラムは歩行ばかりでなくはばたき運動も同時に制御する可能性が示唆された。
2.神経形態の同定:カイコガのFFや他の応答パターンは、下行性介在神経は腹髄神経索によって胸部運動系(細部神経節)に伝達される。コバルトなどの色素をVNCの断端から逆行性に取り込ませることにより、これらの下行性介在神経の脳内分布が明かになった。さらに、複数の鱗翅目昆虫においても類似の下行性介在神経が存在したことから、カイコガと類似の神経回路の存在が広く鱗翅目昆虫に存在することが示唆される。
3.生理学的特性:吸引電極により、FF応答と頸神経の応答を同時記録した結果、両者で活動パターンが同期することが判明した。これは、FF応答がジグザグ行動を制御することを示唆する一つの証拠である。また、これらの下行性介在神経は脳内のLALという特殊な領域間での相互抑制的な機構によりFF応答が形成される可能性がある。

【研究種目】一般研究(C)

【研究期間】1993 - 1994

【配分額】2,000千円 (直接経費: 2,000千円)