水波誠 教授 / MIZUNAMI, Makoto

昆虫の脳の不思議を探る

水波誠 教授 /  MIZUNAMI, Makoto

研究分野・テーマ・内容

研究分野 神経行動学
研究テーマ 微小脳の設計原理の解明

研究内容

私の研究目標は、昆虫の脳「微小脳」の基本設計原理の明らかにすることです。昆虫がどこまで高度な学習能力を持つかを調べるとともに、学習・記憶のメカニズムを分子レベル、細胞レベル、神経ネットワークレベルで調べています。特に昆虫の脳の最高次中枢であるキノコ体に着目した研究を進めています。
具体的には、ゴキブリとコオロギを材料に、学習に伴う脳のニューロンの活動変化について調べる電気生理実験、昆虫の学習を支える認知能力とその限界のありかを解析する行動実験、匂い、形、色などの学習への報酬系や罰系の関与を明らかにする行動薬理実験、さまざまなシグナル伝達物質の阻害剤等をもちいて長期記憶形成の神経機構を探る研究、RNA干渉法を用いた学習に関わる遺伝子の機能阻害実験などを進め、それらを総合して脳の基本動作原理を探っています。

長期記憶形成のシグナル伝達

コオロギの長期記憶形成のシグナル伝達機構についての仮説。現在、その全容の解明を目指して更に研究を進めている。

 

キノコ体の層構造

ゴキブリのキノコ体の層構造。昆虫のキノコ体には、哺乳類の大脳皮質を連想させるような華麗な層構造がある。これはどのような機能と関係しているのだろうか?

メッセージ

昆虫の行動や脳には極めて興味深いものがあります。その本当の仕組みは未だ明らかになっていません。水波研究室では、学習、脳、進化をキーワードに、新しい研究分野を切り開くために励んでいます。昆虫に関して、何か疑問を感じたら、どのようなことでもメールで気楽に問い合わせて下さい。

参考文献・論文・著書

  • ・水波誠、昆虫—驚異の微小脳、中公新書、2006年
  • ・水波誠、昆虫の微小脳:脳進化の1つの頂点(分担執筆)、小泉修・阿形清和編、「神経系の多様性:その起源と進化」、培風館、pp.97-132、2007年
  • ・水波誠、松本幸久、コオロギの学習と記憶(分担執筆)、曽我部正博編、「動物は何を考えているのか?:学習と記憶の比較生物学」、共立出版、pp.65-81、2009年

nameMIZUNAMI Makoto

Research subject

Specialized field

Revealing Adaptive Design of Insect “Microbrains”

Key words

・Brain and behavior of insects
・Learning and memory
・Brain evolution
・Microbrain

Research subject

The goal of our laboratory is to reveal the functional design of insect brain, which we have termed “microbrains”. To achieve this goal, we are studying molecular, cellular and neuron-network mechanisms of visual and olfactory learning in insects. One of our research focuses is the role of the mushroom body, an association center of the insect brain, in various forms of learning.

We are also studying the roles of the octopaminergic reward system and dopaminergic punishment system in olfactory and visual learning in crickets, and we are revealing that sophisticated information processing, often called “cognitive” process, underlies learning in insects.

For more details, visit our website:
/~mizunami/MICROB~2/E-index.htm

message

The goal of our study to open a new field of evolutionary neurobiology. Students and young researchers interested in the brain, behavior and evolution are most welcome to our laboratory.

references

  • Watanabe H., Matsumoto S.C., Nishino H. and Mizunami M. (2011) Critical roles of mecamylamine-sensitive mushroom body neurons in insect olfactory learning. Neurobiol. Learn. Mem. 95:1-13.
  • Yamagata N. and Mizunami M. (2010) Spatial representation of alarm pheromone information in a secondary olfactory center in the ant brain. Proc. R. Soc. B.277: 2465-2475.
  • Mizunami M., Matsumoto Y. (2010) Roles of aminergic neurons in formation and recall of associative memory in crickets. Frontiers Behav. Neurosci. 4, 172.
  • Mizunami M., Yamagata N. and Nishino H. (2010) Alarm pheromone processing in the ant brain: an evolutionary perspective. Frontiers Behav. Neurosci. 4, 28
  • Mizunami M., Unoki S., Mori Y., Hirashima D., Hatano A., and Matsumoto Y. (2009) Roles of octopaminergic and dopaminergic neurons in appetitive and aversive memory recall in an insect. BMC Biology 7:46.