寄生蜂の産卵行動に対する防御反応のタイミングを調整する下行性GABAニューロンによる抑制フィードバック

Core Concepts

ショウジョウバエ幼虫の逃避行動において、下行性GABAニューロンSeIN128が、上流のBasinニューロンとA00cニューロンからの入力を受け、ローリング行動の終了と這い行動への移行を促進する抑制的フィードバックを形成している。

Abstract

本研究では、ショウジョウバエ幼虫の逃避行動における神経回路の調整メカニズムを明らかにしている。 幼虫が有害な刺激を受けると、初めの急激な曲がり、次のコルクスクリュー状のローリング、そして最後の素早い這い行動からなる特徴的な逃避反応を示す。これまでの研究で、ローリング行動に関与する神経回路の一部が明らかになっていたが、ローリングから這い行動への移行のメカニズムは不明だった。 本研究では、下行性のSeIN128ニューロンが、上流のBasinニューロンとA00cニューロンからの入力を受け、ローリング行動の終了と這い行動への移行を促進する抑制的フィードバックを形成していることを明らかにした。 具体的には以下の知見が得られた: SeIN128ニューロンの活性化はローリング行動を抑制し、這い行動への移行を早める。 SeIN128ニューロンはBasin-2ニューロンとA00cニューロンから入力を受ける。 SeIN128ニューロンはGABA作動性の抑制性ニューロンである。 SeIN128ニューロン、Basin-2ニューロン、A00cニューロンからなる抑制的フィードバック回路が、ローリング行動の終了と這い行動への移行を調整している。 これらの知見は、ショウジョウバエ幼虫の逃避行動における時間調整のメカニズムの理解に貢献するものである。

Stats

ローリング行動の持続時間は、Basinsのみ活性化した場合は平均7.2秒だったのに対し、SeIN128とBasinsを同時に活性化した場合は平均1.8秒と大幅に短縮された。 ローリング行動の開始から這い行動の開始までの時間は、Basinsのみ活性化した場合は平均で長かったが、SeIN128とBasinsを同時に活性化した場合は有意に短縮された。

Quotes

"SeIN128 neurons are GABAergic and inhibitory" "Together with optogenetic experiments showing that co-activation of SeIN128 neurons and Basin-2 influence the temporal dynamics of rolling, our findings collectively suggest that the ensemble of SeIN128, Basin-2, and A00c neurons forms a GABAergic feedback loop onto Basin-2, which inhibits rolling and thereby facilitates the shift to escape crawling."

Key Insights Distilled From

Feedback inhibition by a descending GABAergic neuron regulates timing of escape behavior in Drosophila larvae

by Zhu,J., Boiv... at www.biorxiv.org 11-20-2023

https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2023.11.20.567798v4

Deeper Inquiries

ショウジョウバエ幼虫以外の生物種でも同様の抑制的フィードバック回路が逃避行動の時間調整に関与しているか?

この研究では、ショウジョウバエの幼虫において、SeIN128ニューロンがローリング行動の終了を調節し、逃避クロールへの移行を促進することが示されました。このような抑制的フィードバック回路が他の生物種にも存在する可能性があります。他の生物種においても、逃避行動の時間調整に関与する抑制的なニューロン回路が同様に見られるかどうかは、さらなる研究が必要です。他の生物種における逃避行動の神経回路や行動制御メカニズムについての研究が進めば、類似の抑制的フィードバック回路が発見される可能性があります。

SeIN128ニューロンの活性化が他の行動にどのような影響を及ぼすか?

SeIN128ニューロンの活性化が他の行動に及ぼす影響は、この研究においてローリング行動の終了と逃避クロールへの移行を促進することが示されています。したがって、SeIN128ニューロンの活性化が他の行動にも同様の影響を及ぼす可能性があります。例えば、SeIN128ニューロンの活性化が食欲行動や繁殖行動などの他の行動にどのように影響するかを調査することで、SeIN128ニューロンの役割や機能の理解を深めることができます。

ローリング行動の時間調整メカニズムと、他の感覚入力に基づく行動選択メカニズムとの関係はどのようなものか?

ローリング行動の時間調整メカニズムと他の感覚入力に基づく行動選択メカニズムとの関係は、生物の行動制御における重要な側面を示しています。ローリング行動の時間調整メカニズムは、外部からの刺激に応じて逃避行動を適切に調整し、生存を確保する役割を果たします。一方、他の感覚入力に基づく行動選択メカニズムは、環境からの情報を統合し、適切な行動を選択するための重要なプロセスです。これらのメカニズムは相互に影響し合い、生物が適切に行動するための重要な要素となっています。したがって、ローリング行動の時間調整メカニズムと他の感覚入力に基づく行動選択メカニズムは、生物の行動制御システムにおいて密接に関連しており、緊密な相互作用を持っていると言えます。