Research Abstract
ショウジョウバエ幼虫における単一種嗅覚ニューロンの選択的活性化による嗅覚連合記憶の誘導
Induction of Associative Olfactory Memory by Targeted Activation of Single Olfactory Neurons in Drosophila Larvae
2014年4月25日 Scientific Reports 4 : 4798 doi: 10.1038/srep04798
連合記憶は、条件刺激と無条件刺激という少なくとも2セットの外的刺激が、収斂する別々の経路を経て記憶中枢に収斂伝達されることで形成されると仮定されてきた。しかし、嗅覚条件刺激と生体アミンによる無条件刺激という、ただ2経路の活性化によって連合記憶が形成されるかについては、未解明だった。本研究では、報酬信号をdTrpA1によるオクトパミン作動性神経の熱遺伝学的活性化により置換するとともに、嗅覚信号をChR2による特定クラス嗅覚神経の光遺伝学的活性化により置換した。その結果、嗅覚受容器神経とオクトパミン作動性神経の選択的活性化が、幼虫脳における嗅覚連合記憶の形成に確かに充分であることが示された。また、単一種の嗅覚受容器神経のみを選択的活性化することで、複数種の受容器神経の活性化により誘導される自然記憶と区別のつかない嗅覚記憶を誘起できることが示された。
本多 隆利1,2, 李 其育1, 吉田（樫川） 真樹1, 本庄 賢1* & 古久保–徳永 克男1
- 筑波大学 生命環境系
- 筑波大学大学院 グローバル教育院 ヒューマンバイオロジー学位プログラム
*現所属先：国立遺伝学研究所
It has been postulated that associative memory is formed by at least two sets of external stimuli, CS and US, that are transmitted to the memory centers by distinctive conversing pathways. However, whether associative memory can be induced by the activation of only the olfactory CS and a biogenic amine-mediated US pathways remains to be elucidated. In this study, we substituted the reward signals with dTrpA1-mediated thermogenetic activation of octopaminergic neurons and the odor signals by ChR2-mediated optical activation of a specific class of olfactory neurons. We show that targeted activation of the olfactory receptor and the octopaminergic neurons is indeed sufficient for the formation of associative olfactory memory in the larval brain. We also show that targeted stimulation of only a single type of olfactory receptor neurons is sufficient to induce olfactory memory that is indistinguishable from natural memory induced by the activation of multiple olfactory receptor neurons.
