空腹がショウジョウバエの嫌悪学習に与える影響

動物が喉の渇き、空腹、眠気、攻撃的なときに経験する内部状態は、さまざまな神経調節物質と神経伝達物質の複合的な活動と関連していることがわかっています。これらの化学伝達物質は、ニューロンの興奮性と機能的結合を劇的に変化させる可能性があり、それが今度は動物の行動の形成に役割を果たします。

ショウジョウバエ（小型のショウジョウバエ）に関する過去の研究では、これらの昆虫のエネルギー恒常性はさまざまな神経ホルモン/調節因子によって制御されており、さまざまな方法で昆虫の生理機能と行動に影響を与えることが示されています。これらには、哺乳類のインスリンとグルカゴンと同じ機能を持つホルモンであるインスリン様ペプチド（dILP）と脂肪動員ホルモン（AKH）が含まれます。

オックスフォード大学の神経回路と行動センターの研究者らは最近、空腹に関連する神経ホルモンが、刺激と不快または否定的な結果との関連性の学習（すなわち嫌悪学習）にどのように影響するかを調査する研究を行った。 ミバエ。 彼らの 紙、出版年 ニューロンは、ホルモン AKH が嫌悪強化学習の調節に重要な役割を果たすことを示しています。

「空腹の動物は柔軟な脳機能を維持するために代償メカニズムを必要とし、一方で調節は回路を再構成して資源探索を優先させる」とエレオノーラ・メシ、ルシール・デュケノワ、および彼らの同僚は論文に記している。「ショウジョウバエでは、空腹は嫌悪強化を阻害する。 ドーパミンニューロン (DAN) は、食物探索記憶の表現を可能にします。動機付けの強化システムをマルチタスク化すると、嫌悪学習が損なわれる可能性があります。」

嫌悪学習は、動物が特定の刺激にさらされた後に繰り返し否定的な経験をすると、その刺激を不快な結果と関連付け始める進化のプロセスです。その結果、多くの場合、刺激とそれに関連する経験を避けようとする行動が生まれます。

例えば、ショウジョウバエは、特定の匂いを電気ショックやポジティブな報酬（砂糖や他の栄養素の摂取など）と関連付けるように訓練することができます。研究者は、空腹が匂いと 電気ショック ハエの中に。

そのために、研究チームはハエに24時間餌を与えず、これが嫌悪学習にどのような影響を与えるかを調査しました。その後、研究チームはさまざまな光遺伝学技術と生体内イメージングツールを使用し、観察した効果に神経ホルモンが果たす役割をより深く理解しました。

「慢性的な空腹は嫌悪学習をやや促進し、満腹ベースライン学習と空腹強化学習には内分泌脂肪動態ホルモン（AKH）シグナル伝達が必要であることがわかった」とメスキ、デュケノワ、および彼らの同僚は書いている。「循環するAKHは、腹側脳の4つのニューロンの受容体を介して嫌悪学習に影響を与え、そのうち2つはオクトパミン作動性である。」

研究者の実験により、ハエのグルカゴンに相当する AKH が、神経伝達物質オクトパミンを放出する特定のニューロンを介して作用し、嫌悪学習のベースラインと空腹感によるレベルを高めることが明らかになりました。この神経伝達物質は、強化嫌悪学習に関与するドーパミン作動性ニューロンに送られる入力を調整します。

「コネクトミクスにより、AKH受容体を発現するニューロンが数種類の上行ニューロンの上流にあることが明らかになった。その多くは、嫌悪的に強化されるDANのシナプス前にある」とメスキ、デュケノフ、および彼らの同僚は書いている。

「ショックと苦味によって強化される嫌悪学習には、これらの上行経路の少なくとも 1 つからのオクトパミン調節と出力が必要です。入力の協調的な強化により、空腹に向けられた嫌悪 DAN の抑制が補われ、必要に応じて強化が維持されると考えられます。」

この最近の研究の発見は、ショウジョウバエにおける空腹が嫌悪学習にどのように影響するかの理解に貢献し、特に神経ホルモン AKH の重要な役割を浮き彫りにしています。将来的には、研究者が他の動物モデルで観察したパターンを検証することを目的としたさらなる研究を促す可能性があります。

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