匂いの価値を計算する細胞を発見~快と不快は異なる回路構造によって生まれることを解明~

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2025-09-18 理化学研究所

理化学研究所の研究チームは、ショウジョウバエを用いて「匂いの快・不快の価値」を計算する脳細胞を同定した。高次嗅覚中枢「側角」に存在する細胞が、生得的な匂いの価値を符号化していることを、カルシウムイメージング・光遺伝学・行動解析を組み合わせた新技術で解明。さらに、快と不快の情報は異なる回路構造によって生成されることが分かった。これにより、感覚刺激の物理化学的情報が価値情報へ変換される仕組みが明らかとなり、脳のデジタルツイン構築や感覚情報処理の理解に大きく貢献する。本成果はCell誌に掲載された。

匂いの価値を計算する細胞を発見~快と不快は異なる回路構造によって生まれることを解明~

<関連情報>

異なる回路モチーフが臭いの相反する生来的価値を評価する Distinct circuit motifs evaluate opposing innate values of odors

Makoto Someya ∙ Ka-Yuet Liu ∙ Kazumi Ohta ∙ Hokto Kazama
Cell  Published:September 17, 2025
DOI:https://doi.org/10.1016/j.cell.2025.08.032

Highlights

  • Comprehensive neural recording identifies a site of innate odor value computation
  • Distinct sets of neurons represent positive and negative values
  • Differential circuit motifs generate representations of opposing values
  • A spiking network model predicts both neural and behavioral responses to odors

Summary

Evaluating the innate value of objects is critical for expressing adaptive behaviors. However, where and how this computation takes place in the brain remain elusive. By recording from virtually every neuron in Drosophila higher olfactory areas, we show that the lateral horn is a site of innate odor value computation, where distinct neurons represent opposing innate values. A connectome-based spiking network model recapitulating the neural activity indicates that representations of aversive odors emerge through specific convergence of feedforward excitation, whereas those of attractive odors emerge through additional local inhibition. This inhibition is broad yet balanced with excitation and implements gain control and thresholding to shape attractive odor tuning. Manipulation of local inhibition biased neuronal and behavioral odor responses according to the prediction of the model. Thus, odors at the opposite ends of the hedonic spectrum are processed in sub-circuits that are not only segregated but also distinct in connectivity motifs.

生物化学工学
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