冈山大学
室兰工业大学
要点
- C. elegans（线虫）喜欢与食物一起饲养的环境盐浓度，表现出向该方向前进的性质。
- 即比现环境在高盐浓度下生长的线虫喜欢咸味，相反低盐浓度培养的线虫不喜欢咸味。
- 利用模拟实验证明，依赖于饲养环境的盐浓度记忆引起的咸味偏好的逆转是由于“突触可塑性”，其导致检测盐的感觉神经元与其下游的介导神经元之间的结合特性的反转。
- 这是在包括人类在内的哺乳动物中未观察到的新型突触可塑性。
研究概要
冈山大学研究生院环境生命自然科学研究科博士前期课程1年弘中诚胜研究生和室兰工业大学研究生院工学研究科墨智成教授（研究当时：冈山大学异领域基础科学研究所副教授），应用机械学习的一种进化算法，生成再现线虫盐走性的神经回路模型，（1）将与饵料一起培育的环境盐浓度作为记忆进行编码的结构，（2）读出编码后的盐浓度记忆，反转盐嗜好性（咸味的喜好）的新类型突触可塑性，（3）将线虫向喜欢的盐浓度方向导航的神经回路机制，使用模拟实验明确。
在包括人类在内，老鼠等的学习和记忆中，已知有刺激性突触结合的强度增强或减弱，所谓的长期增强/长期抑制的突触可塑性的参与。另一方面，在盐浓度梯度下的线虫中观察到喜欢的盐浓度方向逐渐改变的同时并前进被称为变色龙的盐走性中，通过模拟实验明确了检测盐浓度变化的感觉神经元和位于其下游的中介神经元之间的突触结合特性，通过从兴奋性向抑制性反转的新突触可塑性，使盐嗜好性逆转。
本研究的见解，在控制超越物种所观测的上下文依存走性的神经回路中，联合学习和记忆的读出怎样被实现，成为为阐明其根源所具有的机制基础而被期待。
本研究成果于令和7年2月19日刊登在国际科学杂志 elife 上。
发表者
| 弘中诚胜 | 冈山大学研究生院环境生命自然科学研究科 | 博士前期课程1年 |
| 墨智成 | 室兰工业大学研究生院工学研究科机构解明系领域 研究当时：冈山大学异领域基础科学研究所 | 教授 副教授 |
论文信息
论文名：A neural network model that generates salt concentration memory-dependent chemotaxis in Caenorhabditis elegans
杂志：elife
作者名：Masakatsu Hironaka, Tomonari Sumi
DOI：10.7554/eLife.104456
研究资金
本研究成果，根据令和6年度第46回两备檉园纪念财团生物学研究补助金，以及科学研究费补助事业（23K23156）补助而实施。
＜详细研究内容＞
解明线虫逆转咸味偏好的机制—神经回路记忆与食物一起生长的环境盐浓度，并将线虫向其方向导航—
关于研究咨询窗口
室兰工业大学研究生院工学研究科结构解明系领域 教授
墨 智成
Tel：0143-46-5724
关于报道咨询窗口
国立大学法人室兰工业大学总务宣传课秘书宣传係
Tel：0143-46-5008
冈山大学总务・企画部宣传课
Tel：086-251-7292