UCSDの研究者らが、魚の群れ行動と関連する脳回路を発見(Researchers Identify Brain Circuits Tied to the Behavior of Schooling Fish)

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2024-07-17 カリフォルニア大学サンディエゴ校(UCSD)

カリフォルニア大学サンディエゴ校の研究者たちは、動物の集団行動の神経的基盤を解明するため、ガラスフィッシュ(Danionella cerebrum)を用いて研究を行いました。彼らはこの魚が視覚を利用して集団で泳ぐことを発見し、機械学習ツールで魚の動きを追跡し、成熟とともに協調的な集団行動能力が発達することを明らかにしました。研究では、ガラスフィッシュが透明であるため、脳活動を光学顕微鏡で観察し、成熟した魚だけが他の魚の動きを視覚的に識別できることを示しました。また、孤立して育てられた魚は集団行動能力が著しく低下することも分かりました。この研究は、個々の脳がどのようにして集団行動を生み出すのかを理解する一助となり、研究結果は『Current Biology』に掲載されました。

<関連情報>

魚の群れが社会的な動きを認識する神経回路を発達させる Development of neural circuits for social motion perception in schooling fish

David Zada,Lisanne Schulze,Jo-Hsien Yu,…,Julia L. Napoli,Jimjohn Milan,Matthew Lovett-Barron
Current Biology  Published:July 17, 2024
DOI:https://doi.org/10.1016/j.cub.2024.06.049

Highlights

  • Danionella cerebrum engage in collective schooling behavior using vision
  • Schooling develops sequentially, with group aggregation preceding group alignment
  • Midbrain tectal neurons in mature fish are selective to the shape of virtual conspecifics
  • Social experience is necessary for schooling and tectal shape selectivity in adults

Summary

The collective behavior of animal groups emerges from the interactions among individuals. These social interactions produce the coordinated movements of bird flocks and fish schools, but little is known about their developmental emergence and neurobiological foundations. By characterizing the visually based schooling behavior of the micro glassfish Danionella cerebrum, we found that social development progresses sequentially, with animals first acquiring the ability to aggregate, followed by postural alignment with social partners. This social maturation was accompanied by the development of neural populations in the midbrain that were preferentially driven by visual stimuli that resemble the shape and movements of schooling fish. Furthermore, social isolation over the course of development impaired both schooling behavior and the neural encoding of social motion in adults. This work demonstrates that neural populations selective for the form and motion of conspecifics emerge with the experience-dependent development of collective movement.

Graphical abstract

UCSDの研究者らが、魚の群れ行動と関連する脳回路を発見(Researchers Identify Brain Circuits Tied to the Behavior of Schooling Fish)

生物化学工学
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